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Type: TESE DIGITAL
Title: Simulação numérica de extrusão de compostos de borracha
Title Alternative: Numerical simulation of rubber compound extrusion
Author: Pulgrossi, Peterson, 1978-
Advisor: D'Avila, Marcos Akira, 1972-
Abstract: Resumo: Na grande maioria das operações de processamento de polímeros, como extrusão e moldagem por injeção, o polímero está no estado fundido e é submetido a um determinado tipo de escoamento. Devido ao caráter viscoelástico dos fluidos poliméricos, esses exibem certos fenômenos característicos dos fluidos complexos. No caso do processo de extrusão, na saída da matriz, ocorre o "inchamento do extrudado", que é um efeito viscoelástico de grande relevância no projeto de matrizes, sendo esse fenômeno de importância fundamental no processamento de compostos de borracha, como, por exemplo, na extrusão de perfis de bandas de rodagem na indústria de pneus. Neste cenário, a simulação computacional de um perfil de extrusão na qual são utilizadas as equações que regem o escoamento de fluidos viscoelásticos tem grande valia. No presente trabalho, este fenômeno foi investigado utilizando os modelos constitutivos de Giesekus e PTT (Phan-Thien and Tanner) que descrevem o comportamento reológico viscoelástico de fluidos poliméricos. Para isso foi utilizado um solver viscoelástico do pacote aberto de fluidodinâmica computacional (CFD) OpenFOAM, que utiliza o método dos volumes finitos na realização das simulações. Adotou-se a geometria de um capilar, com seção transversal circular. Visando validar as simulações, casos publicados na literatura foram simulados, onde foi observada uma boa concordância entre os resultados das simulações com os resultados publicados na literatura. Foram avaliados também os resultados do inchamento do extrudado obtidos pelos dois modelos constitutivos, para um conjunto de parâmetros constitutivos típicos de um composto de borracha, onde para ambos os casos foram observados resultados fisicamente consistentes

Abstract: In most polymer processing operations, such as extrusion and injection molding, a polymer melt is submitted to a characteristic flow. Due to viscoelastic effects of polymeric fluids, specific viscoelastic phenomena can be observed. Considering the extrusion process, the viscoelastic effect of die swell, which occurs at the die exit, is of great importance on extrusion die projects. On this scenario, computer simulations of an extrusion die considering the equations that describe viscoelastic polymer flow is of great value. In this work, die swell was investigated using the Giesekus and PTT (Phan-Thien and Tanner) non-linear viscoelastic constitutive models. A computational fluid dynamics (CFD) open source package OpenFOAM was used, which is based on the finite volume method. The geometry of a capillary with a circular cross-section was adopted. To evaluate the simulations, the results were compared with published work from the literature and good agreement was observed between the simulations and the literature data. Die swell results obtained using both constitutive models, for a set of constitutive parameter typical of a rubber compound presented physically consistent results
Subject: Reologia
Fluidodinâmica computacional (CFD)
Simulação computacional
Materiais viscoelasticos
Materiais viscoelasticos - Deformação
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FEM - Dissertação e Tese

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