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La interacción estática suelo-estructura puede considerarse como la mutua transmisión de esfuerzos y deformaciones entre ambos, en este entendido se ha realizado el análisis paramétrico de la interacción suelo-estructura en una cimentación superficial aislada por el método de elementos finitos, con el objetivo de determinar los principales esfuerzos actuantes en estado de servicio, establecer cuáles son las variables con mayor relevancia y proponer valores que garanticen mayor eficiencia en el desempeño de la cimentación. Por medio de los modelos numéricos, elaborados con la versión estudiantil del software ABAQUS CAE, se ha analizado la incidencia del tipo de suelo y forma de la cimentación en los esfuerzos producidos por la interacción suelo-estructura, donde se ha determinado la importancia del área de la cimentación en el cálculo de la capacidad portante del suelo; asimismo, se ha establecido como la estructura de cimentación retiene dentro de sí una parte de los esfuerzos producidos por la estructura per sé, transmitiendo menores esfuerzos al suelo que lo calculado teóricamente.

The present work consists of proposing a new design of balloon-expandable aortic valve stent for use in patients with aortic valve stenosis. Finite element simulations were carried out to determine the Von Mises stresses and deformations and thereby select the design parameters of this device, which will allow its manufacturing and proper operation. The symmetrical condition of the stent facilitated the modeling process, as well as the determination of the smallest reduced diameter of the stent, a necessary condition for it to be moved safely within the artery. In this analysis, 316L stainless steel was used, an elastoplastic, isotropic and homogeneous behavior of the material was considered, also varying the thickness and radius of curvature at the ends of the stent sections. Loads were applied at the joints of these sections, obtaining equivalent stresses below the resistance limit of the material and above the elastic limit. The greatest reduction in stent diameter was obtained with a wire thickness of 0.5 mm and a radius of curvature of 0.5 mm. The mean diameter of the open device (22.987 mm) was reduced to 7.65 mm when applying a pressure of 43.8 MPa. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

This paper presents an experimental study on the mechanical behavior of buried pipes subjected to thermal load cycles. Firstly, stresses and deformations are measured experimentally on a buried pipe subjected to monotonic and cyclic thermal loads, hence reproducing the typical operating conditions of buried piping systems. Subsequently, a numerical model is developed using the finite element method, which is validated using the results obtained experimentally. Subsequently, this computational model was used to carry out a parametric study of the influence of the mechanical properties of the soil on the stress state of the system. Finally, from the results obtained experimentally and numerically, it is concluded that the most critical situation in terms of stresses takes place when the pipe is firstly placed into operation, i.e. in the first cycle of thermal load and the other variables studied have little impact. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Due to their high resistance to corrosion, fatigue and low specific weight, composite materials have been developed as an excellent alternative to replace traditional materials. They are used in fluid transportation, rehabilitation, and repair of in-service pressure systems and are relatively easy to use in the industrial sector. This work presents the state-ofthe-art in repair systems using composite material reinforcement. First, it classifies the systems, showing those available in the market, and compares them regarding their mechanical properties and application processes. The second section presents and compares the design standards ASME PCC2 and ISO 24817. Finally, it discusses the experimental and simulation techniques used for their study. The work concludes by showing the future possibilities and challenges that composite repair systems face in their adoption. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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Tras el sismo de Northridge en 1994, mismo que ocasionó daños significativos a las estructuras de madera, la investigación sobre la respuesta sísmica de muros de entramado ligero ha experimentado un notable crecimiento. Este interés se ha extendido más allá de la zona afectada. Autores de países con tradición constructiva en madera han experimentado sobre la geometría de los componentes del muro, la conexión entre el marco y el panel de revestimiento y la implementación de nuevos materiales. En complemento a la parte experimental se han desarrollado modelos numéricos que capturan de forma precisa el comportamiento ante carga sísmica. Este artículo de revisión del estado del arte tiene como objetivo sintetizar las innovaciones y hallazgos encontrados durante la última década, mismos que se detallan en artículos de investigación disponibles en la base de datos ScienceDirect, haciendo de este trabajo una referencia inicial para explorar futuras líneas de investigación en países donde este sistema no ha sido mayormente divulgado. Se ha adoptado la metodología indicada en la declaración PRISMA para dar un adecuado diagnóstico de la información bibliométrica encontrada, adicionalmente se realizaron mapas bibliométricos basados en autores empleando la herramienta VOSviewer. Cabe señalar que en este trabajo se han excluido aspectos de resistencia al fuego u otros factores ambientales. La presentación de los resultados se organiza en función de dos aspectos clave identificados en la literatura: los estudios experimentales y la modelación numérica de muros de entramado ligero.

This paper presents an experimental study on the mechanical behavior of buried pipes subjected to thermal load cycles. Firstly, stresses and deformations are measured experimentally on a buried pipe subjected to monotonic and cyclic thermal loads, hence reproducing the typical operating conditions of buried piping systems. Subsequently, a numerical model is developed using the finite element method, which is validated using the results obtained experimentally. Subsequently, this computational model was used to carry out a parametric study of the influence of the mechanical properties of the soil on the stress state of the system. Finally, from the results obtained experimentally and numerically, it is concluded that the most critical situation in terms of stresses takes place when the pipe is firstly placed into operation, i.e. in the first cycle of thermal load and the other variables studied have little impact.

Debido a su alta resistencia a la corrosión, la fatiga y el bajo peso específico, los materiales compuestos se han desarrollado como una buena alternativa para reemplazar los materiales tradicionales. Se utilizan en el transporte de fluidos, en la rehabilitación y reparación de sistemas a presión en operación y son relativamente fáciles de usar en el sector industrial. Este trabajo muestra el estado del arte en los sistemas de reparación que utilizan reforzamiento de materiales compuestos. Primero, clasifica los sistemas, mostrando los sistemas que están disponibles en el mercado y los compara en términos de sus propiedades mecánicas y procesos de aplicación. En un segundo momento, se presentan y comparan las normas de diseño ASME PCC2 e ISO 24817. Finalmente, se muestran las técnicas experimentales y de simulación utilizadas para su estudio. El trabajo concluye mostrando las posibilidades futuras y desafíos que enfrentan los sistemas de reparación de compuestos en su adopción.

Este trabalho é parte de uma pesquisa a nível de doutorado finalizada em 2022 no Programa de Pós-graduação em Matemática Aplicada da UNICAMP. O texto aqui apresentado é uma solução numérica aproximada para a Equação de Navier-Stokes, em sua forma desacoplada via método das projeções de Chorin-Temam. Utilizamos o MATLAB em uma implementação paralelizada, com possibilidade de escolhas dos processadores para realizarmos os testes. A malha foi gerada com o auxílio do software GMSH em sua forma não estruturada, donde refinamos bem para obtermos resultados mais precisos. A validação foi baseada nos experimentos publicados por Lienhard (1966), citado por Blevins (2001), para o caso do duto cilíndrico, donde respeitamos as classificações dadas para os diferentes números de Reynolds.

Se determinaron las tensiones de soldadura en una unión de tubería fabricada de acero austenítico AISI 316 a través de los cálculos de resistencia y del método de los elementos finitos (MEF). A partir de tuberías de 250 mm de diámetro, se consideró las tensiones generadas por las temperaturas, así como las equivalentes y las deformaciones. Se determinó que, a partir de la composición química del cordón resultante donde se analizó los elementos alfágenos y ganmángenos que la solidificación es de Ferrita-Austenita, que las tensiones y deformaciones determinadas, resisten las temperaturas y las presiones de trabajo, todos en conjunto no provocan el fenómeno de la rotura en la unión de tubería. Los resultados fueron corroborados a través del método de los elementos finitos (MEF) donde se comprobó que dichas tensiones no superan el límite de la fluencia del material base y que las deformaciones existentes son producidas por la temperatura y la presión de trabajo.

Cantoneiras enrijecidas de aço formadas a frio podem apresentar três modos críticos de instabilidade. Entretanto, barras em seção composta podem apresentar outros modos de acordo com o tipo, a disposição e a configuração das conexões. Barras compostas em dupla cantoneira com travejamento em quadro são constituídas por duas seções idênticas, dispostas de forma paralela e ligadas, em apenas alguns pontos ao longo do seu comprimento, por chapas separadoras. Apesar de ser um sistema bastante utilizado, não existem especificações nas normas para dimensionamento preciso desse componente estrutural. Posto isso, este trabalho objetivou avaliar a influência da inserção de travejamentos ao longo do comprimento na força normal resistente das barras compostas e verificar se os resultados obtidos estão compatíveis com os das hipóteses adotadas com base nos procedimentos normativos. Para tanto, foi realizada uma análise numérica não linear pelo Método dos Elementos Finitos no software Ansys, utilizando-se seções caracterizadas experimentalmente e disponíveis na literatura. Nesse sentido, observou-se que a adição de chapas separadoras aumentou significativamente a força normal resistente dos elementos, sendo os arranjos com uma ou duas chapas os mais efetivos. Os resultados foram intermediários, considerando as normativas adotadas, e indicaram a necessidade a necessidade de um modelo de cálculo próprio para o arranjo de cantoneiras enrijecidas compostas, ligadas por travejamentos em quadro.

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Introduction and objectives: Distal femoral fractures represent a problem due to their high number of complications. The aim was to compare the results, complications and stability achieved with retrograde intramedullary nailing and the angular stable plate in the treatment of distal femoral diaphyseal fractures. Material and method: A clinical and experimental biomechanical study was carried out using finite elements. The results of the simulations allowed us to obtain the main results related to the stability of osteosynthesis. For clinical follow-up data, frequencies were used for qualitative variables, and Fisher's exact test and χ2 test were used to evaluate the significance of the different factors, with the condition of P

Las diversas alternativas utilizadas dentro de la industria de la construcción hacen que en el análisis y diseño estructural se emplee varias herramientas para conocer el correcto comportamiento de las estructuras ante estados de carga de diferente índole. Como consecuencia de ello se presenta un estudio del comportamiento de las cubiertas planas autoportantes y su conexión con las vigas laterales, mediante la aplicación del método de elementos finitos dentro de un análisis lineal con la ayuda del software ANSYS Workbench. Para ello se utilizó una sección IMAP-800 conformando cubiertas con luces de 10, 20, 30 y 40 m, complementado el análisis con vigas y columnas tipo celosía, para el soporte de fijación se empleó una pletina con espesores de 4 a 12 mm, con la finalidad de comparar con las guías de diseño nacionales e internacionales, como son espesor, pendiente, luz máxima y la geometría del soporte de fijación. Observando esfuerzos máximos cerca de los soportes de fijación, mientras que las deformaciones máximas tuvieron lugar en los extremos de la cubierta. Al establecer nuevos parámetros para salvar las luces correspondientes, demostró un aumento en el peso de la cubierta alrededor del 5 % con relación a las guías de diseño empleadas.

Se considera el problema del diseño de redes de transporte, conociendo la topología factible y la matriz origen-destino de viajes. El objetivo de este trabajo es obtener las capacidades de los tramos de la red que permiten satisfacer las demandas de pasajeros (o vehículos), minimizando tanto sus recorridos de viaje como el costo de construcción. Para ello, se propone un modelo matemático, basado en una analogía con el comportamiento de aprovisionamiento de un organismo biológico (Physarum Polycephalum), consistente en un procedimiento iterativo que converge al denominado “óptimo del sistema” de transporte. Adicionalmente, se combina esta metodología con una técnica de reducción de variables, basada en el “Método de Elementos Finitos” para minimizar el tiempo de cálculo computacional requerido al analizar grandes redes.

El presente trabajo realizado en el mes de mayo del 2021, en la Universidad Politécnica Salesiana con Sede en CUENCAECUADOR, se propone evaluar el diseño de partes de una plegadora hidráulica sometidas a una fuerza máxima de compresión que deben soportar los materiales a través de cálculos matemáticos y análisis estático de elementos fi nitos utilizando la herramienta SolidWorks en los aceros comerciales, por la norma de la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales, ASTM A36, la norma del Instituto Americano del Hierro y el Acero AISI SAE 1020 y AISI SAE 1045. El principal objetivo de este estudio se lo realizó en los componentes que están expuestos a esta fuerza, lo que dió como resultado el mejor espesor con respecto al factor de seguridad para la construcción estructural, produciendo deformaciones menores en los parámetros de esfuerzo máximo de compresión, fl exión y pandeo. Los resultados revelan que la menor deformación en base a los criterios antes mencionados se obtuvo para el acero SAE 1045, y es de 0.19 mm para el punzón y 0.04 para la matriz de plegado, por lo tanto, se debe de optar para la construcción de los diferentes elementos utilizados en esta investigación, siendo este, analizado bajo las mismas condiciones iniciales. Finalmente, con los resultados obtenidos, se ha determinado el material y espesor óptimos para la construcción de los diferentes elementos principales de la máquina.

Este trabalho desenvolve um modelo para quantificar o nível de descargas parciais (DP) em cavidades ocluídas em sistemas de isolação de geradores. O modelo baseia-se na teoria de campo e usa o Método dos Elementos Finitos (MEF) para resolver as equações de campo. A simulação desenvolve-se em dois passos: no primeiro passo simula-se a situação anterior à descarga parcial, em que não existem cargas espaciais no interior da cavidade, pela resolução das equações de Laplace. Já o segundo passo simula a situação logo após a ocorrência da DP, resolvendo-se as equações de Poisson, simulando a existência das cargas espaciais criadas durante o tempo de descarga. As simulações indicam uma diferença de 2,14% entre os níveis de DP medido e calculado para uma delaminação na isolação de uma barra estatórica. Com base nesse resultado, o modelo é capaz de estimar o nível de DP para defeitos localizados no sistema de isolação de estatores de hidrogeradores.

As vigas de Madeira Lamelada Colada (MLC) têm sido amplamente empregadas em estruturas que exigem o uso de vãos e formas não convencionais. Em casos que são requeridos elementos estruturais com maior resistência e/ou rigidez, o uso de reforço estrutural pode ser necessário para que os elementos atendam aos requisitos de projeto. Entretanto, as normas brasileiras não contemplam um método para análise e dimensionamento de elementos de madeira reforçados por fibras. Nesse sentido, este trabalho visa avaliar a confiabilidade estrutural do dimensionamento de vigas de MLC da espécie Pinus taeda reforçadas com fibras de Vectran® via método dos elementos finitos. Simulações numéricas foram realizadas através do software ANSYS®, tendo como parâmetros de resistência e rigidez para a viga aqueles estabelecidos pela norma brasileira de estruturas de madeira e a teoria dos volumes para estimar os parâmetros físico-mecânicos para reforço com fibras. A probabilidade de falha do dimensionamento foi aplicando a simulação de Monte Carlo por meio de um programa implementado em linguagem Matlab®. A variação das propriedades mecânicas da madeira, adesivo e fibra foi considerada nessa simulação, bem como as correlações de Pearson entre elas. Constatou-se que a aplicação do reforço melhorou as capacidades de resistência nos estados limites últimos e de serviço. Além disso, os carregamentos médios limites produzidos pelos modelos normativos demonstraram-se mais conservadores quanto ao estado limite último, comparado ao método probabilístico.

Neste artigo o método multigrid algébrico baseado em agregação suavizada, o método clássico de Ruge-Stüben e o método GMRES pré-condicionado por multigrid algébrico foram utilizados para a solução da equação do fluxo livre estacionário em domínio georreferenciado. A disponibilidade dos códigos computacionais permitiu avaliar a aproximação de elementos finitos sob a perspectiva dos métodos multigrid algébricos e respectiva combinação, como pré-condicionante, com o método GMRES. As diferenças máximas entre soluções por diferentes métodos, o tempo necessário para obter as soluções dos sistemas lineares associados em cada uma das iterações de Picard, os residuais de cada um dos métodos iterativos e os resíduos em cada uma das iteradas de Picard são apresentados e discutidos. Como resultado da análise, os método pré-condicionados são mais eficientes no sentido do menor tempo computacional aliado à estabilidade do número de iterações. A análise dos resíduos das iterações de Picard permite comparar a evolução dos diferentes métodos de solução dos sistemas lineares. O detalhamento dos residuais dos métodos iterativos em cada passo das iterações de Picard permitiu uma visão mais abrangente e uma análise da convergência. Em detalhes, o método baseado em agregação suavizada necessita de um número expressivamente menor de iterações quando comparado ao método clássico de Ruge Stüben nas primeiras iterações de Picard. O pré-condicionamento reduz o número de iterações em relação às iterações iniciais e há uma persistência da redução do número de iterações do método baseado em agregação em relação ao método clássico.

This paper presents a study of magnetic flux density in a large synchronous large size machine when it is working as a generator. Finite elements software has been used to obtain the same physical and electrical characteristics of the real machine. From the results conveyed from the simulations, it is possible to find the optimal points where the magnetic flux sensors will be placed and to determine short-circuit faults in the rotor coils. The work results are also a reference to evaluate and compare the magnitudes taken by the sensors without creating short-circuits in the actual machine coil. Besides that, the proposed model based on finite elements can be used to make simulation tests of new kinds of sensors. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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In slope stability, an important factor to be considered is the presence of tension crack. Over the years, stability has been analyzed using the limit equilibrium analytical method and more recently with the use of numerical methods. In previous investigations, the location and/or the depth of the crack were previously set. In this investigation, using the finite element method, the behavior of the failure surface in soils was simulated, the properties of the materials were established, the geometric conditions (inclination and height of the slope) were assigned, evaluating their influence on the deformation by shear, in order to visualize the appearance of the fracture surface formed by the tensile crack, and in this way its location and depth were determined. It was shown that as the geometric conditions increase, the depth of the crack increases, the location distance decreases, as does the safety factor. Finally, it is concluded that tensile cracks occur in the case of the fine soils studied, that the geometric conditions are decisive in the location and depth of the tensile crack, as well as in the stability of the slope. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Los generadores de flujo axial son máquinas utilizadas en sistemas de generación eólica, y dado el creciente interés por las energías renovables a pequeña escala se requiere buscar nuevas configuraciones que permitan enfrentar el aumento de las necesidades energéticas a nivel mundial. En este documento se analiza la selección, diseño y simulación de tres topologías de un generador de imanes permanentes de flujo axial de doble rotor para aplicaciones de baja velocidad y baja potencia (10 watios), las cuales se modelan aplicando el método de elementos finitos en el software COMSOL 2D, como aporte al proyecto de investigación Topologías de Generador Eólico de Baja Potencia, gracias a este método es posible optimizar el diseño y observar la densidad de flujo magnético en los dientes del estator, entrehierro y polos magnéticos. Los resultados obtenidos se comparan tomando como referencia la potencia de salida generada bajo las cargas de 10, 40,100, 150 y 260 ohmios, además indican que las topologías 1 y 3 (puramente sin núcleo y estado ranurado) presentan un mejor comportamiento tanto en vacío como bajo carga, al buscar reducir el peso de la maquina implementado una matriz tipo HALBACH en los polos magnéticos de los rotores.

As an application of geotechnical engineering, an analysis of portal stability of the exit of Tunnel 3, in the construction of the double lane central section "El Sillar" Cochabamba - Santa Cruz highway is presented. This study is carried out by using the finite element method FEM with the PLAXIS 3D software to determine the areas where slope stabilization of the portal is needed and the definition of the excavation construction method along with the support system for the tunnel. Later, the tunnel structure is evaluated. Initially, data compilation from geotechnical studies is done (pits, geomechanical stations, geophysical survey, in situ and laboratory tests on drilled rock cores) contrasted with proper bibliographic referenced ranges to obtain initial geomechanical conditions. Subsequently, mechanical parameters of the rock are calibrated by means of real deformations caused by the excavation of the tunnel in the portal with a plastic-type calculation. The calibrated model achieves the average measured deformation on the tunnel: 5 mm. Then, the stability analysis is carried out by means of a safety-type calculation to obtain global safety factors where different stabilization alternatives are assessed. In this way, the modification of the slope geometry is revealed as the most optimal solution. Subsequently, the construction stages of the tunnel are simulated by adopting the Belgium method, the largest number of supports is required, because it is a very unstable area. Finally, principal effective stresses and deformations for static and pseudo-static conditions are calculated and reach admissible values (6, 12 mm maximum deformation in the vault) and minimum safety factors were above minimum factors required by NSR-10: 1,25 and 1,0; assessing most optimal geometry considering reinforced and non-reinforced conditions in the tunnel at three different depths and lateral covers for the tunnel.

La unión viga-columna de hormigón armado es una región crítica en el sistema aporticado debido a las funciones estructurales que cumple y condición de cargas a las que está sometida. Su geometría reducida y la interacción entre los materiales de los que está compuesta generan un comportamiento no-lineal sensible a muchas variables. En este estudio se analiza el comportamiento mecánico de la unión viga-columna en Estado Límite de Servicio (ELS) mediante un modelo numérico de elementos finitos. Se presenta una comparación entre los resultados obtenidos y los reportados por otros autores (experimentales y numéricos) para poder validar el modelo numérico desarrollado. Los resultados muestran que la propagación de fisuras debido al momento flector negativo de la viga reduce significativamente la rigidez de la unión viga-columna en etapas iniciales de carga y produce un aumento de tensiones en el núcleo de la unión. Para controlar esta propagación en los modelos simulados se propone la incorporación de estribos abiertos ubicados en la mitad superior de la altura de la viga.

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.

Una de las causas de fallo que con mayor frecuencia se presentan en las transmisiones por engranajes, es la conocida como fatiga superficial o picadura. Para predecir el comportamiento del material frente a este fenómeno, las normas internacionales de diseño, Asociación Americana de Manufactura de Engranajes (AGMA) y la Organización Internacional para la Normalización (ISO), formulan modelos basados en la distribución de presiones de Hertz, para el contacto entre sólidos. En esta investigación se comparan las tensiones de contacto en engranajes cilíndricos de dientes rectos, de acuerdo a lo planteado por las normas antes mencionadas, el criterio de Hertz y mediante el método de elementos finitos. Los modelos en tres dimensiones fueron obtenidos con la ayuda de un paquete de diseño asistido por computadora (CAD), donde se tuvieron en cuenta las especificaciones de cada norma. Como una de las variantes de cálculo a comparar, es el resultado obtenido por simulación numérica, solo se tendrán en cuenta los factores que dependan de la geometría del diente y el material del mismo. Los resultados obtenidos se analizaron estadísticamente, donde se determinó la efectividad del método de elementos finitos para este tipo de cálculo, además, estos se asemejan más a los obtenidos por método de Hertz que es la teoría que sirve como base a las normas antes mencionadas.

En la estabilidad de taludes, un factor importante a considerar es la presencia de grietas de tracción. Con los años, la estabilidad se ha analizado utilizando el método analítico de equilibrio límite y más recientemente con el uso de métodos numéricos. En investigaciones anteriores, la ubicación y/o la profundidad de la grieta, se fijaron previamente como un dato conocido. En esta investigación, utilizando el método de elementos finitos, el comportamiento de la superficie de rotura, se simuló con la presencia de grietas de tracción en suelos, considerando la influencia de las condiciones geométricas (inclinación del talud y altura), así; se determinaron entonces la ubicación y profundidad de la grieta de tracción. Finalmente, se concluye que se producen grietas de tracción en el caso de los suelos finos estudiados, a medida que la inclinación y la altura del talud aumentan, la distancia desde la base del talud a la grieta disminuye, la profundidad de la grieta aumenta y por consiguiente, el factor de seguridad disminuye, que resulta un factor determinante en la estabilidad del talud.

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.

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.

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. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Nowadays, the use of the CubeSat standard for satellites design has become a strong appliance in space industries and universities because of its low cost. In its simpler model a CubeSat, consists of a cubic nanosatellite with less than 1,33 kg and 10 cm of edge. The present work was done computational simulations using the finite element method since computational simulations are cheaper to do vibration tests. It was carried out modal analyses comparing five CubeSat structures, where it was evaluated the presence of electronic board (without electronic elements), static loads, two different aluminum alloys, and the influence of additional mass in the PCB (Printed Circuit Board). CAD software was used for the structures' design following the CubeSat specifications, and all the simulations were carried out in a finite element software, in a range of 0 to 1000 Hz. It was designed one structure to do initial simulations, followed by the design of 4 structures more adjusted to the CubeSat requirements. In the end, results showed the influences of each present condition on the satellite. It was noticed that influences of the load in the vibration shape and less than 2% in other results. The material available to build a CubeSat for tests was validated concerning the recommended aluminum alloy. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

En el presente documento se expone un estudio comparativo de tres topologías propuestas de generador lineal, a partir de la recopilación de los estudios consignados en la literatura científica, son modeladas por medio de simulaciones en 2D en COMSOL y se analizan los resultados obtenidos tomando como indicador de desempeño la potencia de salida y el comportamiento bajo carga, como contribución al proyecto de investigación TOPOLOGÍAS DE GENERADOR EÓLICO DE BAJA POTENCIA. Los resultados obtenidos son satisfactorios resaltando la primera de las topologías propuestas, que presenta el mejor comportamiento bajo carga y un valor adecuado de potencia de salida para aplicaciones de baja potencia. Gracias al empleo de herramientas computacionales se evita la construcción de varios prototipos, lo que da la posibilidad de generar un banco virtual de pruebas para futuros desarrollos en esta área y lograr un avance en la investigación de estos dispositivos en Colombia.

As equações diferenciais governam inúmeros fenômenos físicos presentes em diversos campos de conhecimento da física-matemática. Uma vez que os modelos são compreendidos pela teoria de campo escalar, possibilitam a descrição de uma gama de aplicações práticas da engenharia, transitando de problemas na área da acústica, térmica, mecânica dos sólidos e fluidos, eletromagnetismo, dentre outras. Neste cenário, o vigente artigo concentra-se em apresentar o módulo específico do programa computacional, desenvolvido em Matlab, denominado NASEN, destinado à solução da equação de campo escalar por meio do método dos elementos finitos (MEF). Para tanto, a discretização do espacial é realizada com base nos procedimentos matemáticos do método de Galerkin e a discretização temporal é realizado com base no método de integração de Newmark e o método-theta. Estuda-se problemas de diferentes naturezas, como problemas parabólicos não lineares, hiperbólicos e de autovalor. A metodologia empregada para solução dos problemas não lineares tem como base as estratégias incrementais e iterativas de Newton-Raphson. A avaliação de desempenho do programa computacional é realizada com as soluções analíticas, numéricas ou experimentais disponíveis na literatura. Em síntese, os resultados obtidos mostram-se satisfatórios, indicando que o código computacional é capaz de prever adequadamente os comportamentos físicos dos problemas propostos.

Objective: Design the landing gear for a CESTOL type aircraft according to FAR 23 using: (i) the conceptual designs of the nose and main gear and (ii) evaluate the structural strength of the design by means of finite element analysis at a stage of landing. Materials and methods: The initial requirements for the theoretical development of a preliminary landing gear design are used as a case study. The aircraft's structure is taken as a base for the different design stages. This analysis is according to a static and level landing condition selected on each gear with a side and supplementary load. Additionally, calculations of geometric parameters and mechanical resistance with preselecting materials for the component analysis to determine and compare theoretical results with finite elements to evaluate the reliability of the design approach. Results and discussion: It is determined to move the main landing gear backward near the cargo area. That allows for better aircraft performance, placing the GC in front of the main gear and avoiding an overturn. However, this load percentage changes in proportion to the longitudinal stability criterion, where it generates an increase in the contribution to the mechanical stress in the structure of the gear. Conclusions: Results obtained about stability, controllability, and structural analysis are acceptable for the regulations of FAA Part 23 with standards associated with airworthiness, being corroborated with theoretical analysis and combined loads. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Introduction: cervical pain is a symptom frequently found in clinical practice. One of the most frequent treatments for this condition, specifically for disc herniations, is discectomy with anterior cervical arthrodesis. The use of iliac crest graft is the habitual practice in Cuba, although it is gathered the antecedent of the use of other materials. Objective: to compare the behavior of grafts of bovine cortical, hydroxyapatite, polymethylmethacrylate, chromium-cobalt-molybdenum and tricortical autograft of iliac crest in the intervertebral space C6-C7 before the usual loads of cervical column. Methods: an experimental study was carried out by means of numerical simulation according to the finite element method, the different grafts were subjected to the axial loads recommended by the ASTM F2423-11e ISO 18192-1.2011 standards by means of the Free CAD 0.18 software in the C6-C7 space of an experimental model of the cervical spine. Results: the highest stresses supported by different grafts were: tricortical: 19190 kPa, xenograft: 13210 kPa, hydroxyapatite without porosity and with 50% porosity: 41500 kPa and 45100 kPa, respectively, polymethylmethacrylate: 4440 kPa and chrome-cobalt-molybdenum: 148470 kPa. Conclusions: all the grafts resisted the applied load except for the hydroxyapatite with 50% porosity. The tricortical graft described an adequate behavior. All caused stress in the adjacent vertebrae, mostly polymethylmethacrylate and chromium-cobalt-molybdenum.

Una de las principales preocupaciones en la industria de moldeo por inyección es garantizar un procesamiento eficiente de materiales y la adquisición de productos a costos razonables que reflejen sólidas economías de escalas para grandes series de producción. El tiempo de enfriamiento es una variable influyente y decisiva para la eficiencia de estas series, en ciertas condiciones de temperatura, aumenta junto con el espesor de la pieza. Por lo tanto, para cierto espesor, una baja temperatura del molde y una alta temperatura de extracción de la pieza tienen una influencia considerable en la reducción del tiempo de enfriamiento, lo que constituye un gran lapso del tiempo del ciclo de proceso: entre 80% y 85%. En este trabajo, el proceso de moldeo por inyección se simula para explorar la distribución de la temperatura y el proceso de llenado del material de un molde diseñado para hacer "etiquetas de oreja-chapetas", que se utilizan para el control visual del ganado. Como objetivo fundamental se busca identificar las variables esenciales en el proceso (tiempos de cierre y llenado del molde, presiones de inyección y empaquetamiento, fuerzas de sujeción y velocidad de inyección), así como su influencia en los tiempos de enfriamiento y la distribución de temperaturas finales del molde. Para lo anterior se establece una metodología de diseño de experimentos (DOE) basado en el diseño factorial 2k, partiendo de simulaciones basadas en el Método de Volúmenes Finitos (FVM). Este DOE, adaptado a los resultados numéricos, revela como resultado fundamental de este trabajo, las variables de estudio que son inherentes en el proceso, además de lograr su caracterización. Los resultados permitieron estudiar el comportamiento de la distribución de la temperatura en el molde, identificando como variables fundamentales a considerar en la experimentación: la temperatura inicial del molde y las interacciones comprendidas entre tiempo de enfriamiento - empaquetamiento y tiempo de enfriamiento - temperatura inicial del molde.

Objetivo: El diagnóstico de osteoporosis se ha fundamentado en la medición de la densidad mineral ósea, si bien esta variable tiene una capacidad limitada en la discriminación de pacientes con o sin fracturas. La aplicación del análisis de elementos finitos (FE) sobre imágenes volumétricas de tomografía computarizada ha mejorado la clasificación de sujetos hasta 90%, aunque la dosis de radiación, complejidad y coste no aconsejan su práctica regular. Nuestro objetivo es aplicar el análisis FE a modelos tridimensionales con absorciometría radiológica dual (3D-DXA), para clasificar pacientes con fractura osteoporótica de fémur proximal y sin fractura. Material y métodos: Se seleccionó una cohorte de 111 pacientes con osteoporosis densitométrica: 62 con fractura y 49 sin ella. Se utilizaron modelos FE sujeto-específicos para el impacto, como la simulación estática de la caída lateral. Las simulaciones de impacto permiten identificar la región crítica en el 95% de los casos, y la respuesta mecánica a una fuerza lateral máxima. Se realizó un análisis mediante un clasificador discriminativo (Support Vector Machine) por tipo de fractura, tejido y género, utilizando las mediciones DXA y parámetros biomecánicos. Resultados: Los resultados mostraron una sensibilidad de clasificación del 100%, y una tasa de falsos negativos de 0% para los casos de fractura de cuello para el hueso trabecular en las mujeres. Se identifica la variable tensión principal mayor (MPS) como el mejor parámetro para la clasificación. Conclusión: Los resultados sugieren que el uso de modelos 3D-DXA podría ayudar a discriminar mejor a los pacientes con elevado riesgo de fracturarse.

Introducción: En la simulación del proceso de pasteurización de la cerveza, es común no considerar el espesor del contenedor. Obviar esto es válido para el caso de la cerveza enlatada, pero cuando se encuentra embotellada esta consideración no es correcta. Objetivo: Este trabajo tiene como objetivo realizar el estudio del calentamiento y enfriamiento del vidrio durante el proceso de pasteurización de la cerveza embotellada, utilizando el software COMSOL MULTIPHISICS v 5.1 para la simulación, basado en el método de los elementos finitos. Materiales y Métodos: El sistema a modelar está formado por la botella que contiene la cerveza a pasteurizar, que transita a través de las zonas del túnel, y el agua que se suministra a través de las duchas dispuestas en cada zona para tal efecto. El modelo está basado en el balance de energía para el sólido en estado no estacionario. Resultados y Discusión: Se presentan los cambios de temperatura durante el calentamiento y el enfriamiento del vidrio, y se analizan los tiempos requeridos para que el material alcance la temperatura del agente calefactor (agua), en cada caso. Conclusiones: El estudio realizado indica la necesidad de considerar un tiempo tanto en el calentamiento como en el enfriamiento. Los resultados encontrados demuestran que no se debe omitir este tipo de análisis en procesos similares.

Se establecieron las temperaturas que se generan en la soldadura por fricción en barras de acero AISI 316L y el cobre Cu-DHP por medio del método de los elementos finitos (MEF). La simulación se realiza a partir de barras de 12 mm de diámetro y 100 mm de longitud, donde se considera que rota el primero a 1 200 r/m y se le aplica presión de 30 MPa. El mallado se estructuró con 1 358 nodos y 473 mallas. Se determinó que, la máxima temperatura se obtiene a 1 059 oC en la barra de cobre con variación en la interfase entre 945,61 oC y 831,41 oC y que durante el flujo de calor existe un descenso en la línea central de la soldadura.

O presente trabalho concentra-se na aplicação e na apresentação dos aspectos gerais sobre o desenvolvimento do módulo computacional específico para a análise linear de estruturas planas submetidas à ação de cargas externas. Esse módulo faz parte do pacote de solução do programa computacional NASEN. A programação numérica do módulo é concebida de forma estruturada e desenvolvida em ambiente MATLAB. A teoria física desse módulo tem como base os conceitos de elementos estruturais unidimensionais, de placas delgadas e da elasticidade plana. A solução dos modelos estruturais é fundamentada nos procedimentos aproximativos de elementos finitos. Buscando verificar a aplicabilidade do módulo, a investigação numérica é norteada por quatro problemas físicos associados ao comportamento de vigas unidimensionais sob base elástica, de uma placa fina retangular, de uma viga bidimensional engastada-livre e uma chapa tracionada com orifício circular. Os resultados obtidos com o módulo do programa desenvolvido apontam para um comportamento parelho em relação às soluções de referências utilizadas nos casos testes estudados, indicando a precisão e a boa performance do código.

The thermoelectric effect allows the direct conversion of thermal energy into electrical energy without the need for moving parts and its applications are endless, with only the availability of a temperature gradient. Combustion vehicles generate energy losses of up to 62% and it is estimated that efficiency with thermoelectric generators can be increased by up to 8%. In this work we propose a system of waste heat from exhaust gases from the thermoelectric effect. A computational model was developed using the finite element method. Based on the simulations, a set of curves of electrical variables can be made as a function of temperature. There is a good correlation between the model and datasheet data. Based on the modeled system, it was possible to evaluate a generation system with the generation of up to 120W with 5.8% efficiency, representing an increase of up to 3% in overall efficiency.

Hastes pediculares são utilizadas em implantes na coluna vertebral com o objetivo de estabilizar e corrigir deformidades. Em diversas aplicações clínicas, as hastes são dobradas (conformação a frio) no momento da cirurgia, a fim de, por exemplo, fornecer ao paciente um bom alinhamento sagital. Entretanto, o teste normativo que avalia estes implantes (ASTM F1717-04) o faz numa configuração de haste reta (sem conformação). O presente trabalho buscaverificar a influência de tal dobra no estado de tensões da haste, que pode reduzir a vida útil do implante. Neste trabalho dois efeitos são avaliados: a influência de novas geometrias (pela variação de diferentes raios de curvatura) e a influência das tensões residuais provenientes da flexão. A influência da geometria foi averiguada por meio de modelagem em elementos finitos utilizando o software ANSYS Mechanical APDL. A influência das tensões residuais foi estimada a partir de um modelo simplificado, proposto por equilíbrio de momentos para uma haste de seção circular. Verificou-se que ambos os efeitos são influentes. Para os efeitos geométricos, quanto mais a haste se aproxima doponto de aplicação da força (por causa da conformação), menor a tensão trativa na parte posterior do implante. Para as tensões residuais o efeito é contrário, quanto maior o dobramento, maiores são as tensões trativas no mesmo local. Os resultados do presente trabalho apontam que seria benéfico o emprego de hastes pediculares pré-conformadas de forma que os processos de fabricação minimizem as tensões residuais presentes nestas.

The thermoelectric effect allows the direct conversion of thermal energy into electrical energy without the need for moving parts and its applications are endless, with only the availability of a temperature gradient. Combustion vehicles generate energy losses of up to 62% and it is estimated that efficiency with thermoelectric generators can be increased by up to 8%. In this work we propose a system of waste heat from exhaust gases from the thermoelectric effect. A computational model was developed using the finite element method. Based on the simulations, a set of curves of electrical variables can be made as a function of temperature. There is a good correlation between the model and datasheet data. Based on the modeled system, it was possible to evaluate a generation system with the generation of up to 120W with 5.8% efficiency, representing an increase of up to 3% in overall efficiency. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Se diseña y construye un reactor discontinuo para obtener biodiésel a partir de aceite de fritura en condiciones subcríticas con la intención de reducir el tiempo de reacción al mínimo posible. El proceso de diseño se centra en la selección del material y la verificación de su resistencia mediante un análisis FEM a partir de un diseño experimental DOE. Se consideran tres niveles de presión, temperatura y espesor de pared, respectivamente, y un factor categórico material a dos niveles. Los resultados obtenidos permiten determinar que el material apropiado para la manufactura del reactor es acero inoxidable 304 con un factor de seguridad de diseño de 1. Para el proceso de construcción del sistema es necesario también la selección de todos los componentes complementarios. Las pruebas finales de funcionamiento muestran que es posible obtener el biocombustible en el reactor discontinuo con un grado de conversión 88 % de manera segura en un rango de 5 a 8 minutos.

Se estudia la hidrodinámica y los procesos de transporte de la región marina peruana frente a Paita y Sechura utilizando un modelo de elementos finitos para regiones abiertas y limitadas, que permite analizar la respuesta en días y semanas de la circulación, en regiones marinas abiertas y limitadas, forzadas principalmente por campos de viento, manteniendo la dinámica de baja frecuencia en el modelo. La formulación variacional de Petrov-Galerkin de las ecuaciones gobernantes no permanentes se usa para obtener la solución numérica de las variables aproximadas por polinomios lineales en el dominio discretizado por elementos triangulares. Los datos observados, tanto de los campos de viento como de la temperatura superficial han servido para sugerir hipótesis sobre el papel de los vientos no uniformes en la dinámica superficial de la región y la generación de plumas frías que se dispersan en dirección noroeste. Para aclarar las tendencias de respuesta observadas en la región, se han llevado a cabo algunos experimentos numéricos, considerando patrones esquemáticos de campos de viento, incluyendo las deflexioneshacia el noreste del viento en el lado norte, como fue observado. De esta forma, se analiza la sensibilidad dinámica de la región. Los resultados confirman el papel de los campos de viento no uniformes en la evolución de las plumas de agua fría, una característica de la región.