Análise crítica da modelagem matemática do primeiro estágio da sinterização (2018)
- Authors:
- Autor USP: GUIMARÃES, NARA MIRANDA - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMT
- Subjects: SINTERIZAÇÃO; MODELOS MATEMÁTICOS
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: A sinterização do cobre ocorre através do transporte difusivo de matéria de regiões de alto para as de baixo potencial químico. Esse processo tem como força motriz a minimização da energia associada às interfaces. Na tentativa de quantificar o processo de sinterizaçao, diversos modelos analíticos foram desenvolvidos desde 1945. O presente trabalho teve como intuito implementar e validar um modelo matemático baseado no modelo de campo de fases ("phase field method") para simular o primeiro estágio do processo de sinterização. Para isso, um estudo termodinâmico detalhado foi realizado de modo a definir as equações a serem empregadas no modelo. Foi feita uma análise quantitativa (análise estatística) e qualitativamente (análise gráfica e pelo expoente do tempo) dos modelos analíticos teóricos comparando-os com os valores experimentais publicados em cinco artigos de grande relevância na área. A partir dos resultados estatísticos observou-se que o melhor mecanismo para descrever o processo de sinterização do cobre é o modelo combinado entre quatro dos seis principais modelos individuais. Os mecanismos de transporte de fase fictícia via evaporação-condensação e via difusão gasosa contribuem de maneira irrisória na sinterização do cobre, sendo por muitos autores desconsiderados. Foi verificado que a configuração inicial do metal, se na forma de esferas ou cilindros, modifica o processo de difusão dominante. Sendo que o efeito da difusão superficial é mais predominante nas esferas do que nos cilindros, consequentemente, o mecanismo combinado para a esferas inclui a difusão superficial, enquanto que o dos cilindros não. Na simulação em condições unidimensionais, o modelo foi capaz de impor as condições de equilíbrio termodinâmico local e de movimentar a interface no sentido contrárioao fluxo de lacunas. Sob condições bidimensionais, o mesmo impôs automaticamente a fração de lacunas de equilíbrio sob o efeito do raio de curvatura, responsável pela expansão ou retração do sólido/poro cilíndrico. Na simulação da formação do pescoço entre dois cilindros de cobre puro, observou-se um comportamento qualitativo consistente com o comportamento físico. A principal dificuldade encontrada na modelagem foi o tamanho da malha e o tempo de processamento computacional necessário. Para resolução destes dois aspectos, usou-se uma malha adaptativa e foi feita a paralelização em placa de vídeo do código computacional.
- Imprenta:
- Data da defesa: 22.11.2018
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ABNT
GUIMARÃES, Nara Miranda. Análise crítica da modelagem matemática do primeiro estágio da sinterização. 2018. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2018. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-20032019-151537/. Acesso em: 24 fev. 2026. -
APA
Guimarães, N. M. (2018). Análise crítica da modelagem matemática do primeiro estágio da sinterização (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-20032019-151537/ -
NLM
Guimarães NM. Análise crítica da modelagem matemática do primeiro estágio da sinterização [Internet]. 2018 ;[citado 2026 fev. 24 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-20032019-151537/ -
Vancouver
Guimarães NM. Análise crítica da modelagem matemática do primeiro estágio da sinterização [Internet]. 2018 ;[citado 2026 fev. 24 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-20032019-151537/
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