The goal of this research is to investigate the combined effects of glass fibre reinforcement and molecular orientation in polypropylene-short glass fibre composites. Specimens have been fabricated using the injection moulding process and drawn using a small die drawing rig. The effects of die drawing on the fibre composites are complex, with the drawing process orienting both the polymer molecules and the glass fibres. This may be accompanied by the creation of voids in the polymer matrix and their destruction in the compressive stress field thus restoring the interfacial contact area between fibre and matrix. Unfilled and short glass fibre filled polypropylene specimens, with fibre content 7% wt, 13%wt, 27%wt, and 55%wt, were injection moulded prior to the die drawing process. An experimental program of die drawing within an oven at elevated temperature was conducted for polypropylene filled to various levels and at different strain rates. The specimens drew to draw ratios in the range γ=1.41 to γ=5.6. Mechanical characterization of the test materials has been conducted by examining the tensile stress strain and fracture behaviour under uniaxial conditions. The influence of glass fibre content and drawing conditions (draw ratio) on the fracture toughness and crack propagation was investigated using the double edge notched fracture test. The notch lengths ranged from 1.5 to 2.5 mm for 10 mm wide specimens. The critical stress intensity factor increased as the fibre content increased up to a limiting filler level. The fracture toughness of both unfilled and fibre filled polypropylene were found to be highly dependent on draw ratio. The results were analysed to find out the optimal draw ratio and fibre content that yielded the maximum modulus, strength and fracture toughness. Data showed that, at a given draw ratio, modulus, strength and fracture toughness increased with increasing fibre content to a maximum and then decreased. The optimum material was obtained at a draw ratio of 2.5 and filler loading 13wt%.

O presente trabalho descreve e introduz uma metodologia numérica de simulação térmica de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo. A metodologia computacional é utilizada para simular doze configurações de arranjos de escoamento de trocadores de calor de fluxo cruzado com número de passes e tubos por passe arbitrários, assim como diversas condições de mistura de ambos os fluidos. O procedimento computacional é desenvolvido, baseado em diversos trabalhos da literatura, para calcular a efetividade de temperatura e o fator de correção da diferença média logarítmica de temperatura para trocadores de calor de fluxo cruzado em escoamentos contracorrente e paralelo. Novos dados da efetividade de temperatura e do fator de correção para configurações complexas de trocadores de calor são apresentados em diversas tabelas e figuras. As condições de mistura do fluido interno depois de cada passe são analisadas e caracterizadas por três configurações: misturado, não misturado com uma ordem idêntica das fileiras e não misturado com uma ordem inversa das fileiras. A influência da mistura do fluido externo entre os tubos do trocador de calor também é analisada. A metodologia computacional também é utilizada para trocadores de calor de casco e tubo tipo TEMA E com um passe de ambos os fluidos (fluidos do casco e dos tubos) em escoamentos contracorrente e paralelo de acordo com as entradas do trocador de calor. O algoritmo é baseado em diversas hipóteses e considerações de modelagem adotadas em diversos trabalhos de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo. Cada seção entre as chicanas é idealizada como um trocador de calor não misturado - não misturado. Além disso, este estudo fornece um sumário de correlações matemáticas exatas e aproximadas para algumas configurações de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo, que são muito apropriadas para análises computacionais e que facilitam o cálculo de efetividade de temperatura e do fator de correção. Os resultados encontrados são comparados com o algoritmo HETE e com soluções e relações matemáticas disponíveis em outras literaturas e mostram a capacidade dos algoritmos desenvolvidos. / The present thesis describes and introduces the numerical simulation methodologies for thermal modeling of crossflow and shell-and-tube heat exchangers. The computational methodology is used for simulating twelve general flow arrangement configurations of crossflow heat exchangers with arbitrary number of passes and tubes per pass, as well as, several mixture conditions of both fluids. The computational procedures are developed, based on some works from literature, to calculate the temperature effectiveness and the mean logarithm temperature difference (MLTD) correction factor for crossflow and parallel and counter-crossflow heat exchangers. New temperature effectiveness and correction factor data for the treated complex flow arrangements configurations are provided and showed in various tables and plots. Tube fluid mixing conditions after each pass, characterized by three types of configuration: tube fluid mixed; tube fluid unmixed keeping identical order of the rows; and tube fluid unmixed with inverted order of the rows, are analyzed. The influence of external fluid mixing between tube rows along the heat exchanger configurations is also addressed. The computational methodology is also addressed to TEMA E shell-and-tube heat exchangers type with one-pass of both fluids (in-tube and shell side) flowing in counterflow and parallel regarding the heat exchangers inlets. The algorithm is based on various assumptions and modelling considerations adopted in several works of crossflow and shell-and-tube heat exchangers. Each section between two baffles is idealized as an unmixed-unmixed crossflow heat exchanger. In addition, this study provides a summary of exact and approximate correlations for some configurations of crossflow and shell-and-tube heat exchangers, that are very appropriate for computerized analysis and that facilitate the computation of both parameters, the temperature effectiveness and the mean logarithmic temperature difference correction factor. The results found are compared to algorithm HETE and with available relations and solutions of other works and show the capability of the developed algorithm.

Uma das exigências na calibração de monitores de radiação de contaminação de superfície consiste no uso de fontes extensas de referência com um valor de uniformidade superior a 90%. Entretanto, foi verificado em alguns laboratórios de calibração que suas fontes não atendiam essa exigência, o que obrigaria esses laboratórios a não utilizarem tais fontes em suas calibrações. Foi neste contexto que foi desenvolvido um estudo para propor o uso dessas fontes, desde que sejam utilizados fatores de correção, que são propostos neste trabalho, que foram avaliados e desenvolvidos usando o código de transporte MCNP como ferramenta de análise e avaliação, a partir dos dados de mapeamento da uniformidade. Também foi desenvolvido um software para calcular esses fatores de correção, utilizando o mapeamento da uniformidade das fontes como dados de entrada e um sistema automatizado para calibração de monitores de radiação de contaminação de superfície. O grande ganho com esse trabalho foi poder utilizar fontes extensas de referência, mesmo quando essas estão em desacordo com as exigências de uniformidade da norma ABNT ISO 8769:2016. / One of the requirements in the calibration of surface contamination radiation monitors is the use of wide area reference sources with a uniformity value greater than 90%. However, it has been found, in some calibration laboratories, that their sources were not meeting this requirement, which would not allow these laboratories to use such sources in their calibration procedures. It was in this context that a study was developed to propose the use of these sources, provided that correction factors are used, which are proposed in this work, which were evaluated and developed using the MCNP radiation transport code as an evaluation tool, from the uniformity mapping data. A software was also developed to calculate these correction factors using the source uniformity mapping as an input data along with an automated system for calibration of surface contamination radiation monitors. The great gain in this work was to be able to use wide area reference sources, even when they are in disagreement with the uniformity requirements of ISO 8769:2016.

The use of a beam quality correction factor,kQ, is needed in dosimetry of radiotherapy beams for correcting differences between chamber responses at the calibration beam quality, Q0 and at the quality beam of the user, Q. The purpose of this study is to determine the beam quality correction factor for the NE2571 ionization chamber widely used in radiotherapy and its dependence with the stopping-power and the chamber perturbation factors. In addition, an investigation of the use of parallel plate chambers for determining surface doses in photon beams is also performed using the EGSrnc Monte Carlo code system. Results obtained with PENELOPE show that simulations with phase-space files appropriately scored can be up to ten times shorter than using a full spectrum in the input-file. Values of kQ, and its components show good agreement with published values in the literature and are provided with typical statistical uncertainties of 0.2%. Values of kQ and absorbed dose to water conversion factors obtained with egs_chamber user code for parallel plate chambers are also provided with maximum statistical uncertainty of 0.7%. Therefore, the results obtained are expected to contribute with improving dosimetry protocols and the quality of life of radiotherapy patients. / O uso de uma fator de correção para a qualidade do feixe, kQ, é necessário em dosimetria de feixes radioterápicos para a correçãoo das diferenças entre a resposta de câmaras de ionização nas qualidades do feixe de calibração, Q0 e do usuário Q. O propósito deste trabalho consiste em determinar o fator de correção da qualidade de feixe para a câmara de ionização NE2571 amplamente utilizada em radioterapia e sua dependência com o stopping-power e os fatores de perturbação da câmara. Além disso, uma investigação do uso de câmaras de placas paralelas para determinar doses na superfície em feixes de fótons é também realizada usando o sistem de códigos em Monte Carlo EGSnrc. Resultados obtidos com o PENELOPE mostram que simulações usando phase-space, podem ser cerca de dez vezes menos longa do que simula ções usando um espectro completo no arquivo de entrada. Valores de kQ e suas componentes mostraram boa concordncia com dados publicados na literatura e são fornecidos com incertezas estatísticas típicas de 0.2%. Valores de kQ e fatores de conversão pra dose absorvida na água obtidos para as câmaras de placas paralelas com o código de usuário egs_chamber são também fornecidos com incerteza estatística máxima de 0.7%. Deste modo, espera-se que os resultados obtidos possam contribuir com o aperfeiçoamento de protocolos de dosimetria e com a qualidade de vida de pacientes radioterpicos.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:08:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins RS Part 1.pdf: 212782 bytes, checksum: 40ca14a4b97179f5b3af71f964306b97 (MD5) Previous issue date: 2012-05-23 / Oil and gas industry requires accurate flow measurements since they are stated by law. Nevertheless, curves and other obstacles are commonly found in such industry field, which may affect the quality of flow measurement due to flow disturbances, such as swirl and velocity profile asymmetries. Single-path ultrasonic flow meters are often used in flare gas installations, despite being sensitive to such disturbances. The present work use commercial CFD codes to obtain disturbed flow fields downstream from single and double elbow pipe installations, aiming to investigate both magnitude and behaviour of such effects on ultrasonic flow measurement. Numerical integration is applied for several acoustic path arrangements, simulating single-path ultrasonic flow meters in different situations in order to evaluate its correction factor deviation under disturbed conditions. Reynolds numbers from 1X10 4 to 2 X10 6 are considered. Transducers mounting angles from 0° to 180° are tested and axial positions up to 80D downstream from the curve are evaluated. Results indicate that single-path ultrasonic flow meters are sensitive to installation effects. Correction factor deviations usually showed to be significantly higher than 2% for axial positions shorter than 20D, as recommended by several manufacturers or regulations. Nevertheless, deviations may reach 0.01% in some specific configurations, which suggests that ultrasonic flow measurement might be improved by rearranging flow meter device in favourable angular position and mainly by implementation of specific functions for correction factors under disturbed conditions / A indústria de petróleo e gás requer medições de vazão de baixa incerteza, uma vez que são estabelecidas por lei. Contudo, curvas e outros obstáculos são comumente encontrados nesse cenário e podem afetar a qualidade da medição de vazão em função de perturbações no escoamento, tais como swirl e assimetrias no perfil de velocidades. Medidores de vazão por ultrassom de um canal são frequentemente utilizados em instalações de gás de queimadores, apesar de serem sensíveis a tais perturbações. O presente trabalho usa códigos comerciais de CFD para obter o escoamento à jusante de instalações com uma curva e duas curvas, visando a investigar a magnitude e o comportamento de tais efeitos na medição de vazão. Integração numérica é utilizada para diversos arranjos de caminho acústico, simulando medidores de vazão por ultrassom de um canal em várias condições para avaliar o desvio do fator de correção em escoamentos perturbados. Números de Reynolds de 1×10 4 a 2×10 6 são considerados. Ângulos de montagem dos transdutores de 0° a 180° são testados e posições axiais até 80D à jusante do obstáculo são avaliadas. Os resultados indicam que medidores de vazão por ultrassom são sensíveis aos efeitos de acidente de linha. O desvio do fator de correção mostra-se, em geral, consideravelmente maior que 2% em distâncias menores que 20D, conforme recomendado por alguns fabricantes e por leis. Não obstante, tais desvios podem atingir 0,01% em algumas configurações específicas, o que sugere que a medição de vazão por ultrassom pode ser melhorada pelo rearranjo do aparato em posição angular favorável e, principalmente, pela implementação de funções específicas para fatores de correção em condições perturbadas

Uma das exigências na calibração de monitores de radiação de contaminação de superfície consiste no uso de fontes extensas de referência com um valor de uniformidade superior a 90%. Entretanto, foi verificado em alguns laboratórios de calibração que suas fontes não atendiam essa exigência, o que obrigaria esses laboratórios a não utilizarem tais fontes em suas calibrações. Foi neste contexto que foi desenvolvido um estudo para propor o uso dessas fontes, desde que sejam utilizados fatores de correção, que são propostos neste trabalho, que foram avaliados e desenvolvidos usando o código de transporte MCNP como ferramenta de análise e avaliação, a partir dos dados de mapeamento da uniformidade. Também foi desenvolvido um software para calcular esses fatores de correção, utilizando o mapeamento da uniformidade das fontes como dados de entrada e um sistema automatizado para calibração de monitores de radiação de contaminação de superfície. O grande ganho com esse trabalho foi poder utilizar fontes extensas de referência, mesmo quando essas estão em desacordo com as exigências de uniformidade da norma ABNT ISO 8769:2016. / One of the requirements in the calibration of surface contamination radiation monitors is the use of wide area reference sources with a uniformity value greater than 90%. However, it has been found, in some calibration laboratories, that their sources were not meeting this requirement, which would not allow these laboratories to use such sources in their calibration procedures. It was in this context that a study was developed to propose the use of these sources, provided that correction factors are used, which are proposed in this work, which were evaluated and developed using the MCNP radiation transport code as an evaluation tool, from the uniformity mapping data. A software was also developed to calculate these correction factors using the source uniformity mapping as an input data along with an automated system for calibration of surface contamination radiation monitors. The great gain in this work was to be able to use wide area reference sources, even when they are in disagreement with the uniformity requirements of ISO 8769:2016.

The aim of this study was to assess posible sources of unacuracy in measurement of soil microbial phosphorus by extraction-fumigation method. The biggest one is the correction for sorption in two forest soils of watershed Plešné lake and Čertovo lake and one waterlodged soil. We also tried to assess the correction factor (Kp) for these soils, but we were unsuccesful. We would like to assess extractability of phosphorus sorbed during fumigation and assess Kp factor in future. Therefore we set up an appropriate methodology.

The use of a beam quality correction factor,kQ, is needed in dosimetry of radiotherapy beams for correcting differences between chamber responses at the calibration beam quality, Q0 and at the quality beam of the user, Q. The purpose of this study is to determine the beam quality correction factor for the NE2571 ionization chamber widely used in radiotherapy and its dependence with the stopping-power and the chamber perturbation factors. In addition, an investigation of the use of parallel plate chambers for determining surface doses in photon beams is also performed using the EGSrnc Monte Carlo code system. Results obtained with PENELOPE show that simulations with phase-space files appropriately scored can be up to ten times shorter than using a full spectrum in the input-file. Values of kQ, and its components show good agreement with published values in the literature and are provided with typical statistical uncertainties of 0.2%. Values of kQ and absorbed dose to water conversion factors obtained with egs_chamber user code for parallel plate chambers are also provided with maximum statistical uncertainty of 0.7%. Therefore, the results obtained are expected to contribute with improving dosimetry protocols and the quality of life of radiotherapy patients. / O uso de uma fator de correção para a qualidade do feixe, kQ, é necessário em dosimetria de feixes radioterápicos para a correçãoo das diferenças entre a resposta de câmaras de ionização nas qualidades do feixe de calibração, Q0 e do usuário Q. O propósito deste trabalho consiste em determinar o fator de correção da qualidade de feixe para a câmara de ionização NE2571 amplamente utilizada em radioterapia e sua dependência com o stopping-power e os fatores de perturbação da câmara. Além disso, uma investigação do uso de câmaras de placas paralelas para determinar doses na superfície em feixes de fótons é também realizada usando o sistem de códigos em Monte Carlo EGSnrc. Resultados obtidos com o PENELOPE mostram que simulações usando phase-space, podem ser cerca de dez vezes menos longa do que simula ções usando um espectro completo no arquivo de entrada. Valores de kQ e suas componentes mostraram boa concordncia com dados publicados na literatura e são fornecidos com incertezas estatísticas típicas de 0.2%. Valores de kQ e fatores de conversão pra dose absorvida na água obtidos para as câmaras de placas paralelas com o código de usuário egs_chamber são também fornecidos com incerteza estatística máxima de 0.7%. Deste modo, espera-se que os resultados obtidos possam contribuir com o aperfeiçoamento de protocolos de dosimetria e com a qualidade de vida de pacientes radioterpicos.

O presente trabalho descreve e introduz uma metodologia numérica de simulação térmica de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo. A metodologia computacional é utilizada para simular doze configurações de arranjos de escoamento de trocadores de calor de fluxo cruzado com número de passes e tubos por passe arbitrários, assim como diversas condições de mistura de ambos os fluidos. O procedimento computacional é desenvolvido, baseado em diversos trabalhos da literatura, para calcular a efetividade de temperatura e o fator de correção da diferença média logarítmica de temperatura para trocadores de calor de fluxo cruzado em escoamentos contracorrente e paralelo. Novos dados da efetividade de temperatura e do fator de correção para configurações complexas de trocadores de calor são apresentados em diversas tabelas e figuras. As condições de mistura do fluido interno depois de cada passe são analisadas e caracterizadas por três configurações: misturado, não misturado com uma ordem idêntica das fileiras e não misturado com uma ordem inversa das fileiras. A influência da mistura do fluido externo entre os tubos do trocador de calor também é analisada. A metodologia computacional também é utilizada para trocadores de calor de casco e tubo tipo TEMA E com um passe de ambos os fluidos (fluidos do casco e dos tubos) em escoamentos contracorrente e paralelo de acordo com as entradas do trocador de calor. O algoritmo é baseado em diversas hipóteses e considerações de modelagem adotadas em diversos trabalhos de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo. Cada seção entre as chicanas é idealizada como um trocador de calor não misturado - não misturado. Além disso, este estudo fornece um sumário de correlações matemáticas exatas e aproximadas para algumas configurações de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo, que são muito apropriadas para análises computacionais e que facilitam o cálculo de efetividade de temperatura e do fator de correção. Os resultados encontrados são comparados com o algoritmo HETE e com soluções e relações matemáticas disponíveis em outras literaturas e mostram a capacidade dos algoritmos desenvolvidos. / The present thesis describes and introduces the numerical simulation methodologies for thermal modeling of crossflow and shell-and-tube heat exchangers. The computational methodology is used for simulating twelve general flow arrangement configurations of crossflow heat exchangers with arbitrary number of passes and tubes per pass, as well as, several mixture conditions of both fluids. The computational procedures are developed, based on some works from literature, to calculate the temperature effectiveness and the mean logarithm temperature difference (MLTD) correction factor for crossflow and parallel and counter-crossflow heat exchangers. New temperature effectiveness and correction factor data for the treated complex flow arrangements configurations are provided and showed in various tables and plots. Tube fluid mixing conditions after each pass, characterized by three types of configuration: tube fluid mixed; tube fluid unmixed keeping identical order of the rows; and tube fluid unmixed with inverted order of the rows, are analyzed. The influence of external fluid mixing between tube rows along the heat exchanger configurations is also addressed. The computational methodology is also addressed to TEMA E shell-and-tube heat exchangers type with one-pass of both fluids (in-tube and shell side) flowing in counterflow and parallel regarding the heat exchangers inlets. The algorithm is based on various assumptions and modelling considerations adopted in several works of crossflow and shell-and-tube heat exchangers. Each section between two baffles is idealized as an unmixed-unmixed crossflow heat exchanger. In addition, this study provides a summary of exact and approximate correlations for some configurations of crossflow and shell-and-tube heat exchangers, that are very appropriate for computerized analysis and that facilitate the computation of both parameters, the temperature effectiveness and the mean logarithmic temperature difference correction factor. The results found are compared to algorithm HETE and with available relations and solutions of other works and show the capability of the developed algorithm.

Avec l’avènement des NEMS, MEMS, films minces et autres revêtements, la caractérisation des propriétés mécaniques à uneéchelle locale est primordiale. A cet effet, l’essai d’indentation instrumentée permet l’acquisition continue de la réponse (courbeforce – profondeur de pénétration) d’un matériau à la pénétration d’un indenteur de géométrie donnée. Le post-traitement d’unetelle courbe permet la détermination de propriétés telles que le module d’indentation ou la dureté. Cette analyse est basée surla théorie du contact élastique, qui suppose une géométrie axisymétrique parfaite de la pointe d’indentation, un comportementpurement élastique du matériau, et la non-prise en compte des déplacements radiaux dans la zone de contact. En pratique, ceshypothèses sont souvent mises en défaut : les indenteurs sont généralement des pyramides à 3 pans (Berkovich, Cube Corner)ou 4 pans (Vickers, Knoop) présentant un émoussement de la pointe, et le comportement mécanique des matériaux est souventcomplexe. La correction de la relation de Sneddon, utilisée dans la méthode d’Oliver et Pharr pour l’analyse des essais denanoindentation, est donc nécessaire. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la détermination de ce facteurde correction, qui n’est pas une valeur universelle ni unique comme le préconisent certains auteurs. Il dépend notamment de lapression exercée par la pointe d’indentation et du matériau sollicité. Cette étude s’est faite sur la base de la détermination de laloi de comportement d’un des matériaux standards utilisés pour la calibration de l’essai de nanoindentation, la silice fondue.Ce matériau présente un comportement mécanique spécifique : sa déformation anélastique s’effectue par un mécanisme dedensification. Dans un premier temps, les paramètres de cette loi de comportement sont identifiés par une approche inversecombinant la simulation numérique 3D de l’essai d’indentation à l’optimisation de la fonction objectif au moyen d’unalgorithme génétique. Le facteur de correction est ensuite déterminé pour deux géométries de pointes et à différentes valeursdu rapport adimensionnel "profondeur de pénétration/rayon de pointe". La méthodologie proposée a été appliquée à ladétermination du module d’indentation d’un acier inox. / With the advent of NEMS, MEMS, thin films and other coatings, the characterization of local mechanical properties is achallenge. For this purpose, the instrumented indentation test allows for the continuous acquisition of the response (loadpenetration depth) of the material using an indenter of given geometry. The post-processing of such a curve allows thedetermination of the indentation modulus or the hardness of that material. This analysis relies on the elastic contact theory,which assumes an axisymmetric and perfect indenter, a purely elastic behaviour, and no radial displacements in the contactarea. In practice, those assumptions are defeated: indenters shapes are rather three-sided (Berkovich, Cube Corner) or foursided (Vickers, Knoop) pyramids, with blunted tips. Furthermore, mechanical behaviour is rather complex. The introductionof a correction factor in the Sneddon’s relationship, on which is based the Oliver and Pharr method for the analysis ofnanoindentation data is then necessary. Whithin the scope of this work, we aimed at determining this correction factor, whichhas not a unique nor a universal value, as recommended by some authors. It depends on the pressure distribution beneath theindenter and on the tested material. This study is based on the identification of the constitutive law of one of the referencespecimen used for calibration of the nanoindentation test, namely fused silica. The latter exhibits a specific mechanicalbehaviour, its anelastic deformation being achieved by a densification mechanism. In a first step we have determined the modelparameters by an inverse approach combining the 3D numerical simulation of the indentation test with the optimization of theobjective function using a genetic algorithm. The correction factor is then determined for two tip geometries and at severalpenetration depth over tip radius adimensional ratios. The proposed methodology was applied to the determination of theindentation modulus of an inox steel.