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Currently, there are different options to increase the ultimate resistance of plate girders subjected to patch loading. Some of these alternatives include the use of closely spaced transverse stiffeners and the use of longitudinal stiffeners. Nevertheless, recent investigations have demonstrated that the resistance is also improved by using delta stiffeners, which are obtained by welding two plates between the web plate and the loaded flange. This paper aims at studying the elastic buckling behavior of slender plate girders designed following AASHTO norms with delta stiffeners subjected to patch loading. The research is carried out by means of eigenvalue analysis using the finite element method. A parametric study is performed to evaluate the influence of various geometrical parameters on the buckling coefficient of the girder. Finally, design recommendations are suggested based on the obtained results., En la actualidad existen diferentes opciones para incrementar la resistencia última de vigas esbeltas sujetas a cargas concentradas. Algunas de estas alternativas incluyen el uso de rigidizadores transversales cercanamente espaciados y la utilización de rigidizadores longitudinales. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que la resistencia también mejora mediante el uso de rigidizadores tipo delta, los cuales consisten en dos láminas soldadas entre alma de la viga y la aleta cargada. Este trabajo se enfoca en el estudio del comportamiento de pandeo elástico de vigas esbeltas diseñadas con normas AASHTO con rigidizadores tipo delta sometidas a carga concentrada. El estudio se realiza a través del análisis de autovalores usando el método de elementos finitos. Se realiza un análisis paramétrico para determinar la influencia de diferentes variables geométricas sobre el coeficiente de pandeo de la viga. Finalmente, a partir de los resultados obtenidos se sugieren algunas recomendaciones de diseño.

The increasing use of stainless steel in construction has led to the need of developing resistance models for structural elements made of this material. Unlike carbon steels, stainless steel alloys exhibit stress-strain curves with a pronounced strain hardening capacity and reasonable ductility that should be considered in the design. This difference in behavior makes the formulations used for carbon steel conservative when designing with stainless steel. Therefore, this paper presents a comparative analysis of resistance models for slender austenitic stainless-steel beams subject to concentrated loads. First, the failure mechanisms of stainless-steel beams are presented using a nonlinear finite element model. From this validated numerical model, a database obtained from a parametric analysis that covers a wide range of geometries is presented. Subsequently, this database is used to perform a comparison between various resistance models available in the literature. These models correspond to both international design codes and models obtained through machine learning. Finally, the numerical results show considerable improvement in the predicted ultimate resistances for slender stainless steel plate girders subjected to patch loading., El creciente uso de acero inoxidable en la construcción ha creado la necesidad de desarrollar modelos de resistencia para elementos estructurales fabricados con este material. A diferencia de los aceros de carbono, las aleaciones de acero inoxidable exhiben curvas esfuerzo-deformación con una pronunciada capacidad de endurecimiento por deformación y ductilidad razonable que deben ser consideradas en el diseño. Esta diferencia en el comportamiento hace que las formulaciones utilizadas para acero al carbono sean conservadoras al momento de diseñar con acero inoxidable. Por lo tanto, este trabajo presenta un análisis comparativo de modelos de resistencia para vigas esbeltas de acero inoxidable sometidas a cargas concentradas. En primer lugar, se presentan los mecanismos de falla de vigas de acero inoxidable utilizando un modelo no lineal por elementos finitos. A partir de este modelo numérico validado se presenta una base de datos obtenida a partir de un análisis paramétrico que cubre un amplio rango de geometrías. Posteriormente, esta base de datos se utiliza para realizar una comparación entre varios modelos de resistencia disponibles en la literatura. Estos modelos corresponden tanto a códigos de diseño internacionales como a modelos obtenidos a través de aprendizaje de máquina (machine learning). Finalmente, los resultados muestran una mejora considerable en la predicción de la resistencia última de las vigas esbeltas de acero inoxidable sometidas a cargas concentradas.

Nowadays, construction is one of the activities with the greatest impact, the reason why it is necessary to look for materials that contribute favorably to the environment. With this premise, this article studies the implementation of recycled tire rubber as elastomeric support in simply supported beams. For this purpose, three physical models of reinforced concrete bridges with different bearing types were developed: 1) without bearings, 2) neoprene bearings, and 3) recycled rubber bearings, which were subjected to a horizontal vibration test. Subsequently, there was a development of numerical models equivalent to physical tests, and it was determined the influence of the use of recycled rubber bearings on the mechanical behavior of the structural elements. The results indicate that the implementation of recycled rubber sheets as bearings elements produces a reduction in the internal forces of the structural elements and show an increase in the displacement of the models. The obtained results allow us to conclude that recycled rubber sheets could be used in the construction of bearings for bridge structures., En la actualidad, el sector de la construcción es una de las actividades con mayor impacto, razón por la cual es necesario buscar materiales que contribuyan favorablemente al medioambiente. Con esta premisa, en el presente artículo se estudia la implementación de caucho de neumático reciclado como apoyo elastomérico en vigas simplemente apoyadas. Para tal fin, se desarrollaron tres modelos físicos de puentes de concreto reforzado con diferentes tipos de apoyo: 1) sin apoyos, 2) apoyos en neopreno y 3) apoyos en caucho reciclado, los cuales se sometieron a una prueba de vibración horizontal. Posteriormente, se desarrollaron modelos numéricos equivalentes a los ensayos físicos, y se determinó la influencia del uso de apoyos de caucho reciclado en el comportamiento mecánico de los elementos estructurales. Los resultados indican que la implementación de láminas de caucho reciclado como elementos de apoyo produce una reducción en los esfuerzos internos de los elementos estructurales y un aumento en los desplazamientos de los modelos. Dichos resultados permiten concluir preliminarmente que las láminas de caucho reciclado pueden ser utilizadas en la construcción de apoyos de estructuras de puentes.

El Trabajo Fin de Grado se inició con una petición de información a cinco empresas (contestaron solo dos) sobre el software utilizado en la industria eléctrica para el diseño de los aislamientos. Como consecuencia de la información recogida se optó por utilizar para el desarrollo del Trabajo el software libre de elementos finitos FEMM (Finite Element Method Magnetics). A modo de introducción se prosigue con una recopilación de diversos conceptos relativos al electromagnetismo, a las máquinas eléctricas, al sistema aislante y al método de elementos finitos. Para la presentación de dicho software se resuelve un caso sencillo, una placa rectangular. A continuación, se plantean varios ejemplos referidos a los materiales aislantes que constituyen un aislador, analizando en ellos la influencia del diseño de la geometría y las condiciones atmosféricas en el potencial eléctrico (distribución) y en el campo eléctrico. Finalmente se presentan los resultados obtenidos en los diferentes análisis, The Final Degree Work began with a request for information from five companies (only two replied) on the software used in the electrical industry for the design of insulation. As a result of the information collected, it was decided to use FEMM (Finite Element Method Magnetics) finite element free software for the development of the Work. By way of introduction, we continue with a compilation of various concepts related to electromagnetism, electrical machines, the insulating system and the finite element method. For the presentation of this software, a simple case, a rectangular plate, is solved. Several examples of insulating materials constituting an insulator are given below, in which the influence of geometry design and atmospheric conditions on electrical potential (distribution) and on the electric field is analysed. Finally, the results obtained in the different analyses are presented, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales

En el presente proyecto, se muestra el estudio y análisis por el método de elementos finitos de un piolet de alpinismo invernal. En este proyecto se encontrarán, además, nociones básicas para comprender la metodología seguida y el criterio de elección de los estudios realizados, así como el criterio de selección de los materiales. Realizar este proyecto, ha supuesto poner a prueba los conocimientos adquiridos durante el Grado. El resultado es satisfactorio pues se han integrado dichos conocimientos en el proyecto y se ha conseguido analizar con éxito el piolet así como optimizar sus materiales para hacerlo más resistente a los esfuerzos que sufre durante la práctica del alpinismo invernal., In the present proyect, its present the study of an alpinism invernal piolet by the finite element method. This proyect also contains the basic knowledge to understand the metodology that has been used and the election criterion of the analysis as well as the material selection criterion. Developing this proyect, has been suposed the integration of all the acquire knowledge in the Grade. The result is sucessfull because it has been an integration of these knowledge in adition to the achievement of analyse the piolet optimizing their materials in order to make it more resistant of the efforts in the practice of invernal alpinism., Departamento de Construcciones Arquitectónicas, Ingeniería del Terreno y Mecánica de los Medios Continuos y Teoría de Estructuras, Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto

[ES] En este trabajo se investigan métodos existentes y nuevos de medición de propiedades termoeléctricas (conductividades térmica y eléctrica, coeficientes de Seebeck y Hall) para geometrías bidimensionales tipo película. Estas propiedades son imprescindibles para un correcto diseño de aparatos sofisticados, como sensores y actuadores o generadores de electricidad en satélites. Cada uno de los casos de estudio se analiza con el programa de investigación basado en elementos finitos FEAP, procedente de la Universidad de California en Berkeley. De entre los casos más sencillos, usados como validación, se aportan y se comparan soluciones analíticas y/o experimentales. Sobre las simulaciones más avanzadas, se realizan estudios paramédicos y se extraen conclusiones para mejorar los métodos de ensayo de laboratorio., [EN] In this work, physical properties of thermoelectric materials are investigated. For the performance enhancement of these materials, state-of-the-art techniques are reviewed. An accurate estimation of the properties of thin films is important for the correct material selection for further applications. Methods such as Direct and Alternate Current applied to the Hall bars and Van der Pauw geometries are investigated for measurements of electrical conductivity and Hall coefficient. These methods were simulated with the finite element method software F EAP. The analysis of the most common errors and the influence of the magnetic field on thermoelectric properties are provided. Finally, an experiment from recent research technique for Seebeck and Hall coefficients estimation was repeated with F EAP simulation. It is important to mention that prior to the study of the material characterization, validation of the galvanomagnetic effect is carried out by comparing the analytical and the F EAP results. Throughout the work the graphical post-processing and figures are done with GNUPlot and Adobe Illustrator®. All the calculations are done with M athematica® and M atlab®.

El proyecto de investigación trata sobre el estudio de la influencia de la rugosidad superficial en la resistencia a la fatiga por flexión rotativa del acero AISI 1045. Inicialmente se realizó el diseño y fabricación de una máquina de fatiga por flexión rotativa con la cual se realizaron diversos ensayos con probetas diseñadas según la norma ISO 1143 “Metallic materials Rotating bar bending fatigue test”, estas probetas se pulieron con 3 tipos diferentes de lijas para obtener 3 grados de rugosidad (N8,N6 y N5). Se observó que las probetas con un acabado superficial menor obtienen un incremento en la vida a la fatiga, siendo este incremento más significativo cuando las probetas se encuentran sometidas a esfuerzos menores, estos resultados se comparan con el comportamiento teórico y unas simulaciones de elementos finitos realizados en el programa ANSYS obteniendo un error del 5.96%.

[ES] El embrague es un elemento utilizado en muchos vehículos de motor. Es el dispositivo mecánico más utilizado en la actualidad para variar la velocidad y el par durante el funcionamiento del vehículo. Debido a estas características, los embragues nos proporcionan una gran utilidad permitiéndonos arrancar el coche o cambiar la velocidad durante la conducción. Son varios los embragues que se presentarán en esta tesis, pero nos centraremos en el embrague multidisco húmedo. El embrague funciona conectando y desconectando el motor de la caja de cambios mediante la fricción del volante de inercia con uno o varios discos de embrague. Debido a su naturaleza, el embrague está sometido a fricciones elevadas que hacen que este elemento aumente su temperatura. Estos cambios de temperatura pueden favorecer, o en el peor de los casos, provocar defectos en la pieza. Por ello, la temperatura es una característica a tener en cuenta a la hora de estudiar o diseñar un embrague. En este trabajo de fin de máster, simularemos varios modelos de un embrague con diferentes variaciones para observar cómo influyen estas modificaciones en el calentamiento y la transferencia de calor del embrague. Estas modificaciones han ido desde la creación de un defecto en la superficie del componente provocando una discontinuidad hasta el aumento del número de dientes que tiene el disco de embrague para conectar con el exterior. Estas simulaciones se han realizado mediante un análisis de elementos finitos (FEM) utilizando el software Ansys Workbench., [EN] The clutch is an element used in many motor vehicles. It is the most common mechanical device used today to vary the speed and torque during vehicle operation. Due to these characteristics, clutches provide us with a great utility allowing us to start the car or change the speed while driving. There are many clutches that will be presented in this thesis, but we will focus on the wet multi-plate clutch. The clutch works by connecting and disconnecting the engine from the gearbox by means of the friction of the flywheel with one or several clutch discs. Because of this functioning, the clutch is subject to high frictions that cause this element to raise its temperature. These changes in temperature can promote, or in the worst case, cause defects in the piece. This is why temperature is a characteristic to be taken into account when studying or designing a clutch. In this master's thesis, we will simulate several models of a clutch with different variations in order to observe how these modifications influence the heating and heat transfer of the clutch. These modifications have ranged from creating a defect in the surface of the component causing a discontinuity to increasing the number of teeth that the clutch disc has to connect with the outside. These simulations have been carried out by means of a finite element analysis (FEM) using Ansys Workbench software.

[ES] Las estructuras reticulares constituyen un material avanzado para su uso en aplicaciones estructurales. Están están formadas por una disposición periódica de celdas unitarias, cada una de ellas formada por puntales interconectados. Las estructuras reticulares se han utilizado en múltiples campos de la ingeniería, pero debido a sus propiedades de ligereza, que incluyen una alta resistencia específica y rigidez, se han convertido en un material especialmente interesante para aplicaciones aeroespaciales. Los avances en la fabricación aditiva, como la fusión de lechos de polvo con láser (LPBF) han hecho posible la producción de estos materiales con gran precisión y, por tanto, han contribuido al reciente interés e investigación en torno a ellos. Uno de los posibles modos de fallo de las estructuras reticulares es el pandeo de los puntales individuales de la red (pandeo local). En un área de investigación aparentemente no relacionada, se ha despertado el interés por los materiales de cambio de fase (PCM) para el uso de los mismos. (PCM) para su uso como disipadores térmicos. Estos materiales tienen la capacidad de absorber cantidades significativas de calor cantidades significativas de calor mientras se funden a temperatura constante y también liberar este calor durante la solidificación. Esta propiedad da lugar a un amplio abanico de posibles aplicaciones, como la gestión térmica de los edificios, la gestión del litio, etc. de edificios, baterías de iones de litio y satélites. Sin embargo, los PCM suelen presentar bajas conductividades térmicas, lo que limita las tasas de absorción/emisión de energía. Este problema puede resolverse encapsulando el PCM en un material altamente conductor. Convenientemente, las estructuras reticulares pueden utilizarse para encapsular el material de cambio de fase. La creación de un compuesto de estructura reticular de PCM ofrece la oportunidad no sólo de resolver el problema de la conducción del calor, sino también de mejorar el rend, [EN] Truss lattice structures present an advanced material for use in structural applications. They are made of a periodic arrangement of unit cells each consisting of interconnected struts. Truss lattices have found use in multiple fields of engineering, but due to their lightweight properties, including high specific strength and stiffness, they are especially interesting for aerospace applications. Developments in additive manufacturing, like laser-based powder bed fusion (LPBF), have made it possible to produce these materials with high precision and thus contributed to recent interest and research around them. One of the possible failure modes of lattice structures is buckling of the individual lattice struts (local buckling). In a seemingly unrelated area of research, there has been interest around phase-change materials (PCMs) for use as thermal sinks. These materials have the ability of absorbing significant amounts of heat while melting at constant temperature and also releasing this heat during solidification. This property leads to a wide range of possible applications, including thermal management of buildings, lithium-ion batteries and satellites. However, PCMs tend to present low thermal conductivities, which limits the energy absorption/emitting rates. This problem can be resolved by encapsulating the PCM in a highly conductive material. Conveniently, truss lattice structures can be used to act as encasement of the phase-change material. Creating a PCM-lattice structure composite presents the opportunity to not only solve the heat conduction problem, but also improve on local buckling behaviour. The hypothesis can be postulated that, by embedding the lattice struts in the PCM, the latter acts as an elastic medium, increasing the stability and therefore the buckling strength of the struts. The goal of this thesis is to analyse the difference in buckling strength during axial compression of a lattice structure and a lattice-PCM composite. The problem is

En el presente Trabajo Fin de Grado se efectúa un estudio de diversos conceptos relativos al electromagnetismo, a las máquinas eléctricas y al método de elementos finitos, todo ello orientado hacia el diseño de máquinas eléctricas, con la herramienta de software libre FEMM (Finite Element Method Magnetic). Se detallan asimismo ciertas particularidades del software FEMM, necesarias para su uso, relacionándolas con conceptos teóricos del electromagnetismo. También se resuelven tres ejemplos de máquinas eléctricas (un transformador trifásico, una máquina simple de corriente continua en vacío y una máquina de corriente continua más compleja en carga) para mostrar la capacidad de diseño del programa. En el proceso se evaluarán los parámetros más relevantes de las máquinas seleccionadas, así como los resultados de simulación. Finalmente, en el anexo se adjuntan dos prácticas pedagógicas tituladas “Circuito magnético” y “Máquina de corriente continua”, In this Final Degree Project, an analysis of various concepts related to electromagnetism, electrical machines and the finite element method is carried out, all oriented towards the design of electrical machines, with the free software tool FEMM (Finite Element Method Magnetic). Certain particularities of the FEMM software, necessary for its use, are also detailed, relating them to theoretical concepts of electromagnetism. Three examples of electrical machines (a three-phase transformer, a simple DC machine on no load, and a more complex DC machine on load) are also solved to show the design capability of the program. In the process, the most relevant parameters of the selected machines will be evaluated, as well as the simulation results. Finally, in the annex two pedagogical practices entitled "Magnetic circuit" and "Direct current machine" are attached., Departamento de Ingeniería Eléctrica, Grado en Ingeniería Eléctrica

This paper proposes the development of a 3D numerical model of the casing-cement-formation system to evaluate the mechanical tensile and shear failure of the cement at the casing-cement interface as the pressure and temperature conditions of the formation and borehole vary during production. The numerical model which includes the formation pressure, unlike others proposed, was designed by stages under finite element discretization and validated by analytical models. Results show that increasing the formation temperature increases the probability of tensile and shear failure in the cement, while increasing the wellbore temperature decreases these probabilities. On the other hand, the decrease in the well pressure reduces the probability of shear failure and increases the tensile failure. In the case of formation pressure, the opposite occurs., Este articulo propone el desarrollo de un modelo numérico 3D del sistema revestimiento-cemento-formación para evaluar la falla mecánica de tensión y de corte del cemento en la interfaz revestimiento-cemento a medida que varían las condiciones de presión y temperatura de la formación y del pozo durante la producción. El modelo numérico, el cual incluye la presión de formación, a diferencia de otros propuestos, fue diseñado en etapas bajo una discretización por elementos finitos y validado con modelos analíticos. Los resultados muestran que el incremento de la temperatura de formación aumenta la probabilidad de falla de tensión y de corte en el cemento, mientras el aumento de temperatura del pozo disminuye estas probabilidades. Por otro lado, la disminución de la presión del pozo, reduce la probabilidad de falla de corte y aumenta la de tensión. En el caso de la presión de poro, ocurre lo contrario.

La fractura frágil es un fallo que suele darse sin apenas deformación plástica previa y de modo instantáneo. No es tan común como los debidos a fatiga o de plastificación generalizada (dúctiles). Las teorías de fallo convencionales como la de Von Mises o Tresca no explican este tipo de casos: la Mecánica de la Fractura se encarga de su estudio. En este trabajo se analizan diversos casos de Mecánica de la Fractura, incluyendo modo I, modo II y modo mixto I y II. Se calcula el factor de intensidad de tensión que corresponda en cada caso, a partir de varios métodos: por un lado basados en fórmulas teóricas, y por otro haciendo uso de modelos de Elementos Finitos. Se expone también cómo debe modelizarse una grieta y su influencia en el proceso de mallado. Finalmente, se presentan los resultados obtenidos para el factor de intensidad de tensión, comparando los teóricos con los extraídos a partir de Elementos Finitos, para poner fin al trabajo con las conclusiones. Este trabajo resulta de gran interés, entre otros ámbitos, para estimaciones de propagación de grieta, ya que el factor de intensidad de tensión es un parámetro básico en orden a estudiar el crecimiento de grieta., Brittle fracture is a failure that occurs with barely prior plastic deformation and instantly. It is not as common as fatigue or ductile collapses. Traditional theories of failure such as Von Mises or Tresca do not explain this kind of cases: Fracture Mechanics is responsible for them. In this work several cases of Fracture Mechanics are analyzed, covering mode I, mode II and mixed mode I and II. Stress Intensity Factor (SIF) is calculated for each case, applying: theorical expressions on the one hand, and Finite Element models on the other hand. Moreover, it is explained crack modeling and its influence on the mesh process. Finally, obtained results for the SIF are presented, making a comparison between those from theorical expressions and those from Finite Element, to close the work with the conclusions. This thesis may be helpful, among other areas, in order to estimate crack propagation, as SIF is a basic parameter for that purpose., Haustura hauskorra da bat-batean eta ia deformazio plastiko gabe jazotzen den hutsegitea. Ez da hain arrunta neke edo harikor motako hutsegiteekin konparatuz. Ohiko hutsegite teoriek, Von Mises edo Tresca esaterako, ez dituzte kolapso horiek azaltzen: Frakturaren Mekanika arduratzen da. Lan honetan Frakturaren Mekanikako zenbait kasu aztertzen dira, modu I, modu II eta modu misto I eta II barne hartuz. Kasu bakoitzerako kalkulatu egiten da tentsio intentsite faktorea, metodo ezberdinak baliatuz: alde batetik formula teorikoak, eta bestetik Elementu Finituko modeloak erabiliz. Halaber, pitzadura nola definitu behar den eta bere eragina sare prozesuan azaldu egiten da. Azkenik, tentsio intentsitate faktorerako lortu diren emaitzak erakusten dira, alderatuz formula teorikoek emandako baloreak eta Elementu Finituen bitartekoak; eta amaitzeko ondorioak aurkezten dira. Lan hau lagungarria izan daiteke, adibidez, pitzadura propagazioa estimatzeko, tentsio intentsitate faktorea oinarrizko parametro bat baita arlo horretan.

Se puede utilizar análisis de elementos finitos para modelar el comportamiento de los metales duros a microescala y mejorar el rendimiento de las herramientas y superficies fabricadas con estos materiales. Para ello, se utilizan reconstrucciones tomográficas de la microestructura del WC-Co para construir mallas 3D reales, que capturan la verdadera naturaleza del material. Luego, se realizan simulaciones numéricas de micropilares en compresión y vigas con flexión de tres puntos con fisura utilizando modelos de microplanos definidos por separado para las fases de partículas y ligantes. El enfoque de microplano impone el equilibrio entre el tensor de tensión macroscópico y los vectores de tensión en diferentes planos de deformación inelástica en la microestructura utilizando el principio del trabajo virtual. Para el ligante cobalto, se utiliza el modelo de plasticidad J2 de microplano, en el que la integración de los vectores de deformación plástica obtenidos en planos de diferentes orientaciones en la microestructura utilizando la plasticidad J2 clásica produce el tensor de deformación plástica macroscópica. Para los carburos de tungsteno se emplea el modelo de microplano M7 recalibrado para adaptarse a su comportamiento mecánico. Se compara los resultados con experimentos de compresión de micropilares de muestras con diferentes contenidos de carburo de tungsteno. Además, se compara la energía de fractura obtenida en la simulación de flexión de tres puntos con datos experimentales. Se muestra buena concordancia entre simulaciones y datos experimentales., Peer Reviewed, Postprint (published version)

L os procesos de fractura son una de las principales causas de fallo que ocurren en diferentes materiales en aplicaciones en Ingeniería. Por ello, a lo largo de las últimas décadas, su estudio ha estado enfocado en tareas como el desarrollo de criterios de prevención en fase de proyección de estructuras o la modelización del comportamiento de materiales ante situaciones (estados de carga) que conlleven la iniciación y el desarrollo de grietas. En el caso concreto de la Ingeniería Civil, los materiales de naturaleza geomecánica (suelos y rocas) sufren a su vez este tipo de procesos de carácter inelástico. En el contexto de la Mecánica Computacional, se han propuesto diversas metodologías de análisis de procesos de fractura basadas en la Mecánica de la Fractura Elástica Lineal (MFEL), modelos de grieta cohesiva, entre otros muchos. Recientemente, una de las técnicas con mayor impacto en la comunidad científica ha sido la denominada Phase Field Approach of Fracture (PFAF), que es la visión energética originalmente propuesta por Griffith incluida en un enfoque variacional desde el punto de vista matemático. En este trabajo, se desarrolla la extensión de la PFAF para la modelización de la fractura conjuntamente con leyes materiales no lineales siguiendo diversas formulaciones propuestas en la literatura y aplicadas a modelos de fractura con flujo asociativo y no asociativo. El trabajo concierne un profundo análisis de las diferentes opciones de modelización de fuerzas precursoras de fractura en el contexto de PFAF así como su correspondiente implementación numérica empleando el método de los elementos finitos., Fracture events are one of the most common causes of failure that occur in different materials used in engineering applications. Therefore, over the last decades, the comprehensive understanding of these phenomena has been received a great deal of attention with focus on the prevention criteria development in the designing and dimensioning stages of structures as well as on the modelling of the material behaviour in situations (related to load states) that lead the development of cracks. In Civil Engineering applications, geomaterials (soils and rock) are prone to develop this type of inelastic process. Within the context of Computational Mechanics, several fracture methodologies based on Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM), cohesive crack models, among many others, have been proposed so far. Recently, one of the techniques with great impact on the scientific community is the so-called Phase Field Approach of Fracture (PFAF), that is the energetic vision originally proposed by Griffith included in a variational approach from a mathematical point of view. In this work, the extension of the PFAF for material nonlineal effects prior fracture occurence is developed following several formulations proposed in the literature and applied to fracture models with associative and non-associative flow. The work concerns with an in-depth analysis of the different options for modelling fracture driving forces in the context of PFAF as well as their corresponding numerical implementation using the finite element method.

Introducció: La síndrome de Cushing és un trastorn hormonal causat per l'exposició d'altes concentracions de cortisol al cos del pacient, tenint una incidència d'origen endogen de 2 a 4 casos per milió d'habitants/any [2]. Entre un 19 a 50% dels pacients que el pateixen també pateixen osteoporosi [2]. Actualment, per mitjà de mètodes no invasius i fent ús d'imatges diagnòstiques, plataformes i programaris especialitzats es poden analitzar les propietats mecàniques dels ossos. Mètodes: Mitjançant els programes MATLAB, FEBio i GIBBON s'efectua l'anàlisi d'elements finits seguint una sèrie de passes Primer, el procés de segmentació es duu a terme amb imatges DICOM. Seguit a això i per mitjà d'un Image Segmentation Widget es genera el contorn del fèmur. Com a tercer pas, s'obtindran tant la malla superficial com la malla volumètrica amb elements tetraèdrics. Finalment, i amb l'ajuda de models de simulació es realitza la interpolació. D’altra banda, s’implementa un codi sobre MATLAB que compara el valor obtingut del mòdul de Young d’interpolació lineal amb el mètode de dimensió fractal. Resultats: Es realitza l’estudi de models de pacients sans i amb Síndrome de Cushing mitjançant la propietat mecànica que determina la càrrega externa per deformar el fèmur. S'aplica el criteri de tensió de von Mises i es comparen els pacients. També s'efectua una anàlisi quantitativa entre la distribució del mòdul de Young amb interpolació lineal i dimensió fractal. Conclusions: En conclusió, la zona cortical del fèmur en pacients amb síndrome de Cushing és més propensa a deformar-se segons l’anàlisi obtinguda al mòdul de Young. Segons el criteri de Von Mises la tensió màxima augmenta si s’aplica una forca inclinada a la superfície del cap del fèmur. El mètode de dimensió fractal i interpolació lineal proveeixen resultats molt semblants, Introducción: El síndrome de Cushing es un trastorno hormonal causado por la exposición de altas concentraciones de cortisol en el cuerpo del paciente, teniendo una incidencia de origen endógeno de 2 a 4 casos por millón de habitantes/año [2]. Entre un 19 a 50% de los pacientes que lo padecen también sufren de osteoporosis [2]. Actualmente, por medio de métodos no invasivos y haciendo uso de imágenes diagnósticas, plataformas y softwares especializados se puede analizar las propiedades mecánicas de los huesos. Métodos: Mediante los programas MATLAB, FEBio y GIBBON se efectúa el análisis de elementos finitos siguiendo una serie de pasos Primero, el proceso de segmentación se lleva a cabo con imágenes DICOM. Seguido a esto y por medio de un Image Segmentation Widget se genera el contorno del fémur. Como tercer paso, se obtendrán tanto la malla superficial como la malla volumétrica con elementos tetraédricos. Por último, y con la ayuda de modelos de simulación se realiza la interpolación. Por otra parte, se implementa un código sobre MATLAB que compara el valor obtenido del módulo de Young de interpolación lineal con el método de dimensión fractal. Resultados: Se realiza el estudio de modelos de pacientes sanos y con Síndrome de Cushing mediante la propiedad mecánica que determina la carga externa para deformar el fémur. Se aplica el criterio de tensión de von Mises y se comparan los pacientes. También se efectúa un análisis cuantitativo entre la distribución del módulo de Young con interpolación lineal y dimensión fractal. Conclusiones: En conclusión, la zona cortical del fémur en pacientes con síndrome de Cushing es más propensa a deformarse según el análisis obtenido en el módulo de Young. Según el criterio de Von Mises la tensión máxima aumenta si se aplica una fuerza inclinada en la superficie de la cabeza del fémur. El método de dimensión fractal e interpolación lineal proveen resultados muy similares., Introduction: Cushing's syndrome is a hormonal disorder caused by exposure to high concentrations of cortisol in the patient's body, with an endogenous incidence of 2 to 4 cases per million inhabitants/year [2]. Between 19 to 50% of patients who suffer from it also suffer from osteoporosis [2]. Currently, through non-invasive methods and using diagnostic images, specialized platforms and software, the mechanical properties of bones can be analyzed. Methods: Using the MATLAB, FEBio and GIBBON programs, the finite element analysis is carried out following a series of steps First, the segmentation process is carried out with DICOM images. Following this and by means of an Image Segmentation Widget, the outline of the femur is generated. As a third step, both the surface mesh and the volumetric mesh with tetrahedral elements will be obtained. Finally, and with the help of simulation models, the interpolation is performed. On the other hand, a code is implemented on MATLAB that compares the value obtained from Young's modulus of linear interpolation with the fractal dimension method. Outcomes: For the analysis of results, the bone symmetry is initially projected as a linear elastic isotrope. The study of models of healthy patients and those with Cushing's Syndrome is carried out through the mechanical property that determines the external load to deform the femur. The von Mises stress criterion is applied and the patients are compared. A quantitative analysis between the Young's modulus distribution with linear interpolation and fractal dimension is also performed. Conclusions: In conclusion, the cortical area of the femur in patients with Cushing’s Syndrome is more prone to deformation according to the analysis obtained in Young’s modulus. According to Von Mise’s criterion, the maximum stress increases if an inclined force is applied to the surface of the head of the femur. The fractal dimension method and linear interpolation provide very similar results.

This project consists of the analysis and structural design of a hangar for the maintenance of two Boeing B737 aircrafts used for the transport of passengers and cargo. In order to carry out a useful project in the current context, an extensive study of the current demand for air transport in Spain was carried out and Zaragoza was determined as a strategic point for the transport of merchandise due to its growing demand in recent years. To guarantee the proper functioning of the structure throughout its useful life, a study has been carried out of a real-time monitoring system of the state of the structure that aims to control the maximum horizontal and vertical displacements caused by the dynamic loads and the temperature of the structural elements to avoid their loss of resistance. This control seeks to detect in advance any anomaly that could imply the partial or total collapse of the structure. This topic has a great impact in the current context because these types of structures must remain functional during and after natural disasters, since they are of priority use to attend to basic needs. Regarding the conception of the structure. Initially, a preliminary study of two frame configurations was carried out. Once the optimal configuration was selected, the analysis and design of the structure in 3 dimensions was carried out. Due to the lattice typology of the structure, it is shown that the dominant forces in the structural elements are the axial ones, so the design was based on them. However, it is also shown that with the design based on the interaction of efforts (N, T and Mz) the same result is obtained. For the analysis of the structure, the SAP2000 program was used, in which the properties of the materials, the geometry of the frame, the loads and combinations of static and dynamic actions that are recorded in the Zaragoza environment are defined. For the design of the structure, an Excel spreadsheet was programmed following the deflection and resistance

La infraestructura tradicional y más ampliamente empleada para transmitir y distribuir energía eléctrica son las redes aéreas. En ellas se usan como estructuras de soporte postes, los cuales comúnmente han sido fabricados en madera, concreto y acero; recientemente, por sus atributos como: alta resistencia mecánica, desempeño a la intemperie, aislamiento eléctrico y bajo peso se ha masificado el uso del Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio (PRFV) en especial para zonas apartadas con dificultades de acceso. No obstante, para alcanzar ubicaciones remotas, se requiere mejorar aún más la condición logística, por lo cual los postes se fabrican y transportan en secciones independientes, de modo que al llegar al sitio de instalación son ensamblados hasta su longitud final. En el presente trabajo se muestra el análisis de los parámetros geométricos de la unión y su incidencia en el desempeño mecánico en lo relacionado con esfuerzo y deflexión, encontrando combinaciones óptimas en cuanto al peso completo de la estructura, lo cual asegura un desempeño estructural adecuado y una mejor capacidad de transporte al reducir de manera segura la masa. Para ello se empleó el software de elementos finitos ANSYS R15 y por medio de una modelación de elementos “SHELL” se observa el comportamiento mecánico y se analiza respecto al esfuerzo y la deflexión de cada uno de los modelos, encontrándose que el espesor de la sección de unión tiene poca influencia en el desempeño estructural, no obstante, la resistencia y rigidez del poste tienen una alta incidencia en la longitud de traslape o unión de ambas secciones. En la literatura sólo se enuncian criterios empíricos sobre la zona de empotramiento en lo relacionado con su longitud, que equivale a dos veces el diámetro y el espesor que es la suma de las secciones. Al analizar los datos se encuentra una geometría viable en términos de rigidez y resistencia con una relación diámetro – longitud de 3.6 veces y un espesor equivalente a lo indicado

This article deals with the application of the Finite Element Method (FEM) within the study of the dynamic effects developed by the impact on a combat robot. The project is divided into two parts: the mechanical design carried out in SolidWorks and the frontal and lateral impact analysis carried out in ANSYS. In mechanical design this is where the parts to be used are calculated, such as the thickness and material of the plate. The strength of these designs is based on their mechanics, it is shown that, with a good structure, bearings and fasteners, you can have a good competition machine. After this stage, the experimental phase was carried out, making different impact analyses, frontal and lateral, giving good results in most cases., Este artigo trata da aplicação do Método dos Elementos Finitos (MEF) no estudo dos efeitos dinâmicos desenvolvidos pelo impacto em um robô de combate. O projeto está dividido em duas partes: o projeto mecânico realizado em SolidWorks e a análise de impacto frontal e lateral realizada em ANSYS. No projeto mecânico é onde são calculadas as peças a serem utilizadas, como a espessura e o material da chapa. A força desses projetos é baseada em sua mecânica, mostra-se que, com uma boa estrutura, rolamentos e fixadores, pode-se ter uma boa máquina de competição. Após esta etapa, foi realizada a fase experimental, fazendo diferentes análises de impacto, frontal e lateral, dando bons resultados na maioria dos casos., El presente artículo trata sobre la aplicación del Método de Elementos Finitos (FEM) dentro del estudio de los efectos dinámicos desarrollados por el impacto sobre un robot de combate. El proyecto está dividido en dos partes: el diseño mecánico realizado en SolidWorks y el análisis de impacto frontal y lateral realizado en ANSYS. En el diseño mecánico aquí es en donde se calcula las piezas a utilizar, tal como el espesor y el material de la placa. El fuerte de estos diseños se basa en la mecánica de los mismos, se demuestra que, con una buena estructura, rodamientos y sujetadores se puede tener una buena máquina de competencia. Luego de esta etapa se procedió con la fase experimental haciendo diferentes análisis de impacto, frontal y lateral, dando en la mayor parte de los casos buenos resultados.

Guía de utilización de una herramienta cfd para el estudio de la dinámica de un incendio en un mercante.

This paper shows the structural evaluation of a VLA category light aircraft (maximum take-off mass less than or equal to 1200 kg), using computational fluid dynamics (CFD) softwareto evaluate the aerodynamic behavior of the aircraft and the finite element method to evaluate its structural behavior. For its structural evaluation, the aircraft has been divided into cabin, body, and flight surfaces (wings and empennage). The complete models of the aircraft were extracted from the CAD model made using SolidWorks® Software for each of the sub-components of the cockpit, body and wings, and the empennage. From the calculations and simulations performed, it was concluded that the central structure of the aircraft supports the aerodynamic forces and moments adequately, having values below the yield values of the material. However, it is necessary to reinforce the attachment of the wing to the fuselage to reduce the effort produced in that area. Unlike other methods reported in the literature that use very specialized and high-cost programs, the procedure to evaluate the aerodynamics and central structure of a VLA category light aircraft that was developed in this study made use of public domain programs, at around 80 % of the analysis process., Este documento apresenta a avaliação estrutural do corpo de uma aeronave leve categoria VLA (massa máxima de decolagem menor ou igual a 1200 kg), utilizando software de dinâmica de fluidos computacional (CFD) para avaliar o comportamento aerodinâmico da aeronave e o método de elementos finitos avaliar seu comportamento estrutural. Para sua avaliação estrutural, a aeronave foi dividida em cabine, corpo e superfícies de voo (asas e empenagem). Os modelos completos da aeronave foram extraídos do modelo CAD elaborado com o software SolidWorks para cada um dos subcomponentes do cockpit, o corpo e as asas e a empenagem. Com base nos cálculos e simulações realizados, concluiu-se que a estrutura central da aeronave suporta as forças e momentos aerodinâmicos, com valores de tensão abaixo dos valores de escoamento do material e fatores de segurança entre 1,58 e 2,60. No entanto, é necessário reforçar a união da asa à fuselagem para reduzir o estresse localizado produzido nessa área. Diferentemente de outros métodos relatados na literatura que utilizam programas muito especializados e de alto custo, o procedimento de avaliação da aerodinâmica e da estrutura central de uma aeronave leve da categoria VLA que foi desenvolvido neste estudo, fez uso de programas de domínio público, em cerca de 80 % processo de análise., Este documento presenta la evaluación estructural del cuerpo de una aeronave ligera de categoría VLA (masa máxima al despegue inferior o igual a 1200 kg), usando sofware de dinámica computacional de fluidos (CDF) para evaluar el comportamiento aerodinámico de la aeronave y el método de elementos finitos para evaluar su comportamiento estructural. Para su evaluación estructural la aeronave se dividió en cabina, cuerpo y superficies de vuelo (alas y empenaje). Los modelos completos de la aeronave fueron extraídos del modelo CAD, elaborado con el sofware SolidWorks® para cada uno de los subcomponentes de la cabina, el cuerpo y las alas y el empenaje. A partir de los cálculos y simulaciones hechas, se concluyó que la estructura central de la aeronave soporta las fuerzas y momentos aerodinámicos, con valores de esfuerzos por debajo de los valores de fluencia del material y factores de seguridad entre 1.58 y 2.60. Sin embargo, se necesita reforzar la unión del ala al fuselaje para que disminuya el esfuerzo localizado que se produce en esa zona. A diferencia de otros métodos reportados en la literatura que utilizan programas muy especializados y de altos costos, el procedimiento para evaluar la aerodinámica y la estructura central de una aeronave liviana categoría VLA que se desarrolló en este estudio, hizo uso de programas de dominio público, en alrededor de 80 % en el proceso de análisis.

En el departamento de ingeniería eléctrica de la EPSEVG se está llevando a cabo el desarrollo de un motor SRM (switched reluctance motor). Este tipo de motor eléctrico, genera un par variable en función de la posición angular de su rotor respecto al estator y a la corriente que se le suministra. Por este motivo, para comprobar su correcto funcionamiento, es necesario realizar medidas de par estático aplicando diferentes intensidades de corriente para diversos ángulos. Como actualmente no es un sector muy desarrollado, no existen dispositivos diseñados específicamente para llevar a cabo esta tarea, por lo que el cliente debe modificar la posición angular del SRM manualmente en cada testeo y resulta una faena laboriosa. Para facilitar su tarea, el objetivo de este proyecto es diseñar un producto capaz de realizar de forma automática estas mediciones, con lo cual debe ser capaz de bloquear el eje del SRM y corregir su posición angular para tomar las medidas de par bajo las condiciones deseadas. Tras contemplar diversas opciones para el mecanismo, se ha optado por diseñar un motoreductor del tipo sinfín-corona alimentado por un motor eléctrico de corriente continua y controlado por arduino. Gracias a su baja relación de transmisión, este mecanismo es capaz de modificar la posición angular del SRM de forma precisa. Además, este tipo de mecanismo, si está bien diseñado, tan solo permite la transmisión del movimiento desde el eje rápido hacia el eje lento y no al revés, con lo cual es capaz de bloquear el giro del SRM de forma mecánica. Para validar que el diseño es capaz de llevar a cabo esta tarea y soportar las cargas aplicadas, se han realizado diversos cálculos de tensiones y se han confirmado los resultados a través de un estudio de elementos finitos a través de SolidWorks. En cuanto a su funcionamiento, el dispositivo está diseñado para instalarse en el eje del SRM de forma que la corona se mueva solidaria a este. Cuando el SRM se alimenta, la fuerza generada por el, The EPSEVG’s electrical engineering department is developing a SRM engine. The torque generated from this kind of electric engine changes depending on the angular position of its rotor with respect to the stator and the current supplied to it. For this reason, to verify its proper functioning, it is necessary to measure its static torque applying different current intensities for different angles. However, there are no devices specifically designed to carry out this task, so the customer has to modify the angular position of the SRM manually in each test and it is a laborious task. To make this easier, the objective for this project is to design a product capable of automatically performing these measurements, which means it must be able to lock the SRM’s axis and correct its angular position to take the torque measurements under the desired conditions. After studying many options for the mechanism, it’s been decided to design a worm-gear mechanism powered by a DC electric motor and controlled by Arduino. Thanks to its low transmission ratio, this mechanism is able to modify the SRM’s angular position with precision. Furthermore, this type of mechanism, if well designed, only allows the transmission of movement from the fast axis to the slow axis and not in the other way, which makes it capable of blocking the SRM’s rotation mechanically. Diverse calculations have been made to validate that the design can carry out this task and handle the applied loads, and the results have been confirmed through a finite element study using SolidWorks. About its functioning, the device is designed to be installed on the axis of the SRM in a way that the crown-gear moves in solidarity with it. When the SRM is fed, the forces generated are transmitted from the crown-gear to the endless screw, which absorbs them and keeps it locked. To correct the SRM’s angular position, an electric motor transmits its rotation to the endless screw. It transmits its angular speed of 20 rpm to the cro

El procesado de alimentos por alta presión (HPP, High Pressure Processing) es una técnica relativamente nueva en la que los alimentos se someten a una presión muy elevada en el interior de un equipo. El presente trabajo pretende establecer una metodología y un procedimiento industrialmente viable para el diseño de componentes de dicho equipo sometidos a presión usando la técnica de Deep Rolling. Esta técnica está basada en procesos locales de deformación plástica para la generación de tensiones residuales de compresión que mejoren la vida a fatiga. El reto surge en la definición de la metodología de cálculo de dichas tensiones mediante elementos finitos y su posterior validación mediante técnicas experimentales de medida de tensiones residuales. Para que dicha metodología sea precisa, es necesario llevar a cabo una caracterización del material que permita conocer su comportamiento plástico. Una vez validada dicha metodología de cálculo, se ha diseñado un nuevo componente y se ha evaluado la mejora potencial de vida a fatiga utilizando procedimientos basados en la mecánica de la fractura.

Los procesos de fractura son una de las principales causas de fallo en diferentes materiales y estructuras en diferentes aplicaciones en Ingenier´ıa. Por ello, a lo largo de las ´ultimas d´ecadas, su estudio ha estado enfocado en tareas como el desarrollo de criterios de prevenci´on en fase de proyecci´on de estructuras o la modelizaci´on del comportamiento de materiales ante situaciones (estados de carga) que conlleven la iniciaci´on y el desarrollo de grietas. En el caso concreto de la Ingenier´ıa Civil, los materiales de naturaleza geomec´anica (suelos y rocas) sufren a su vez este tipo de procesos de car´acter inel´astico. En el contexto de la Mec´anica Computacional, se han propuesto diversas metodolog´ıas de an´alisis de procesos de fractura basadas en la Mec´anica de la Fractura El´astica Lineal, modelos de grieta cohesiva, entre otros muchos. Recientemente, una de las t´ecnicas con mayor impacto en la comunidad cient´ıfica ha sido la denominada Phase Field Approach of Fracture (PFAF), basada en la visi´on energ´etica originalmente propuesta por Griffith incluida en un enfoque variacional desde el punto de vista matem´atico. En este trabajo, se desarrolla la extensi´on de la PFAF para la modelizaci´on de la fractura conjuntamente con leyes materiales no lineales siguiendo diversas formulaciones propuestas en la literatura y aplicadas a modelos de fractura con flujo asociativo y no asociativo. El trabajo concierne un profundo an´alisis de las diferentes opciones de modelizaci´on de fuerzas precursoras de fractura en el contexto de PFAF as´ı como su correspondiente implementaci´on num´erica empleando el m´etodo de los elementos finitos., Fracture events are one of the most common causes of failure that occur in different materials used in different engineering applications. Therefore, over the last decades, the comprehensive understanding of these phenomena has been received a great deal of attention with focus on the prevention criteria development in the designing and dimesnioning stages of structures or the modelling of the material behaviour in situations (related to load states) that lead the development of cracks. In Civil Engineering applications, geomaterials (soils and rock) are prone to develop this type of inelastic process.Within the context of Computational Mechanics, several fracture methodologies based on Linear Elastic Fracture Mechanics, cohesive crack models, among many others, have been proposed so far. Recently, one of the techniques with the greatest impact on the scientific community has been the so-called Phase Field Approach of Fracture (PFAF), based on the energetic vision originally proposed by Griffith included in a variational approach from a mathematical point of view. In this work, the extension of the PFAF for material nonlineal effects prior fracture occurence is developed following several formulations proposed in the literature and applied to fracture models with associative and non-associative flow. The work concerns with an in-depth analysis of the different options for modelling fracture driving forces in the context of PFAF as well as their corresponding numerical implementation using the finite element method.