Uma técnica para determinação simultânea das propriedades termofísicas de metais a baixas temperaturas pelo método inverso de transferência de calor

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Vilasboas, Icaro Figueiredo
• Orientador(a): Ribeiro Júnior, Armando Sá
• Banca de defesa: Santos, Geraldo José Belmonte, Beal, Valter Estevão
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal da Bahia; Escola Politécnica; Departamento de Construção e Estruturas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Propriedades termofísicas; Derramamento criogênico; Condutividade térmica; Capacidade de calor volumétrica; Otimização simultânea; Análise de sensibilidade; ASTM A131 Gr. EH36; AISI A304
• Área do conhecimento CNPq: Estruturas Metálicas; Mecânica das Estruturas; Propriedades Físicas dos Metais e Ligas
• Link de acesso: http://repositorio.ufba.br/ri/handle/ri/30574

Este trabalho se concentra em determinar as propriedades termo físicas do aço naval ASTM A131 Gr. EH36 em baixas temperaturas, com o intuito de melhorar os modelos numéricos de estruturas sujeitas a cargas acidentais causadas por derramamento criogênico. Para isto, foi utilizado o método de aplicação de diferentes intensidades de fluxo de calor, que permite a determinação simultânea da condutividade térmica (λ) e da capacidade de calor volumétrica (ρc_p). A bancada experimental consiste em um aquecedor resistivo controlado por uma fonte de corrente, que gera um fluxo de calor constante na face superior da amostra. A face oposta foi isolada por placas de poliestireno expandido e um termopar soldado por descarga capacitiva na amostra realiza a medição de temperatura. O método das diferenças finitas com formulação implícita para fluxo de calor unidimensional foi usado para calcular o perfil de temperatura na face oposta da amostra. A diferença quadrada destas duas temperaturas, medida e calculada, foi usada como função objetivo e minimizada pelo método BFGS (Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno). A análise de sensibilidade baseada nos parâmetros de sensibilidade escalonada e no resíduo experimental permite a verificação da viabilidade da otimização simultânea dos parâmetros analisados e a convergência dos parâmetros para valores reais. Com base nesta análise duas intensidades de fluxo de calor são necessárias: uma de maior intensidade, que favorece a sensibilidade escalonada da condutividade térmica, e uma mais baixa, que regula a sensibilidade escalonada da capacidade de calor volumétrica. O aço inox AISI A304 foi usado para verificar a efetividade do método, através da uma comparação entre propriedades termo físicas otimizadas e os dados da literatura. Com base nos resultados deste trabalho pode-se afirmar que o método é capaz de determinar as propriedades termo físicas de forma simultânea com baixo erro experimental.