Determinação experimental das propriedades mecânicas e térmicas de alimentos e biomateriais por comparação com simulações numéricas por elementos finitos e volumes finitos

• Processo: 06/04252-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2007
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2010
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Áreas Clássicas de Fenomenologia e suas Aplicações
• Pesquisador responsável: Walter Ferreira Velloso Júnior
• Beneficiário: Walter Ferreira Velloso Júnior
• Instituição Sede: Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA). Universidade de São Paulo (USP). Pirassununga , SP, Brasil
• Assunto(s): Propriedades físicas Método dos elementos finitos Técnicas fotoacústicas Simulação numérica Laser do estado sólido Biomateriais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Alimentos e biomateriais | Fotoacústica | Laser de estado sólido | Método dos Elementos Finitos | simulação numérica de sistemas físicos

Resumo

A análise modal é uma técnica sofisticada que permite relacionar as propriedades físicas (mecânicas e térmicas) de um material com seu comportamento vibracional (modos normais) em função da freqüência. Este plano pretende utilizar esta técnica para desenvolver um Método de Determinação de Propriedades Físicas de materiais biológicos (dentes, ossos, tecidos, plantas etc) e alimentos (in natura, ou processados). Essas propriedades, embora necessárias em diversas situações (tais como o uso de laser na odontologia, os projetos de próteses, os projetos de embalagens e o desenvolvimento de metodologia de armazenamento, transporte e refrigeração de alimentos, etc.), são em geral mal conhecidas e frequentemente se encontram na literatura técnica valores discrepantes. Sendo assim, um método que permita a determinação destas propriedades pode ser verdadeiramente inovador e útil e seus resultados poderão servir a propósitos específicos em diversas áreas de pesquisa e desenvolvimento (tais como: Odontologia, Medicina, Engenharia de Alimentos, Bioengenharia, etc.). A idéia central da presente proposta é usar o Método dos Elementos Finitos para simular o comportamento dinâmico de uma estrutura de teste, contendo uma amostra do material a ser estudado, e comparar os resultados da simulação com valores medidos (freqüências de vibração) experimentalmente. Essa comparação será feita em um processo iterativo no qual as características físicas, que são parâmetros do modelo numérico, serão ajustadas até que os resultados numéricos concordem o melhor possível com as medidas. Desta forma o melhor ajuste determina as propriedades físicas procuradas. Testes de validação / calibração serão realizados aplicando o mesmo método para diversos materiais cujas características mecânicas sejam conhecidas com precisão de modo a serem considerados como padrão.m O aparato experimental poderá ser usado para construir uma base de dados com as constantes físicas de bio-materiais e alimentos. (AU)