Gustavo C. Buscaglia

Blister growth in zirconium alloys: experimentation and modeling

Abstract Hydrogen redistribution in the presence of a cold spot is considered, with hydrogen concentrations above the solid-solubility limit and thus with hydrogen flowing through a hydride-matrix mixture. Fully-hydrided regions (frequently called blisters) grow in the samples, beginning at the cold spot. Under equivalent conditions, the experiment is carried out on several Zr-2.5% Nb samples, allowing for the hydrogen migration times to vary from 1 × 10 5 to 6 × 10 5 s, so as to construct a blister-growth curve. Metallographic examination of the samples is performed before and after the imposition of the thermal gradient. A mathematical model is then presented, and the corresponding equations are numerically solved by means of a finite element method, refining the discretization so as to render approximation errors unimportant. Agreement between model and experiment is shown to be quite good for migration times greater than 3 × 10 5 s. For shorter times, implying small blisters around the cold spot, discrepancies arise between model and experiment, which are attributed to errors in estimating the local temperature field near the sample surface.

Tratamento numérico da mecânica de interfaces lipídicas: modelagem e simulação

A mecanica celular jaz na membrana plasmatica, fundamentalmente uma bicamada fosfolipidica com espessura de dimensoes moleculares. Alem de forcas elasticas, tal material bidimensional tambem experimenta tensoes viscosas devido ao seu comportamento fluido na direcao tangencial, ainda incompreendido do ponto de vista da modelagem computacional. Assim, reportamos aqui a construcao de um esquema numerico variacional capaz de simular a dinamica das membranas celulares. Em posse do operador de Boussinesq-Scriven, introduzimos uma formulacao variacional mista de tres campos para escoamentos viscosos de superficies fechadas curvas. Nela, o fluido circundante e levado em conta considerando-se uma restricao de volume interior a membrana, cuja inextensibilidade e imposta via restricao de area. As incognitas sao a velocidade, o vetor curvatura e a pressao superficial, todas interpoladas com elementos finitos lineares continuos estabilizados. Outro ingrediente numerico inedito aqui reportado e uma forca que mimetiza a acao de uma pinca optica que permite interacao virtual com a membrana, situacao esta na qual a qualidade e o refinamento de malha sao mantidos por remalhagem adaptativa automatica utilizando-se de uma metologia ja existente na literatura. Observamos estabilidade temporal condicional com uma restricao de passo de tempo que varia segundo o quadrado da menor aresta dos triangulos da malha, inclusive fornecendo uma regra pratica para escolhe-lo. Reportamos os limites de estabilidade do metodo e sua capacidade de predizer o equilibrio dinamico de elongacoes cilindricas compridas e finas (tethers) que surgem a partir de pincamentos. Revelamos um efeito dinamico onde ha dependencia da forma da membrana com respeito a uma velocidade imposta de pincamento, de modo que abaixo de um valor limiar de velocidade um tether nao se forma de inicio. O esquema numerico apresentado permite simular a dinamica de membranas elasticas viscosas em geometriais tridimensionais assimetricas e em topologias nao-triviais (e.g., toro).