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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. Resumen Este articulo propone el desarrollo de un modelo numérico 3D del sistema revestimiento-cemento-formación para evaluar la falla mecánica de tension 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 disenado 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.

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Este trabalho de investigação tem como objetivo a avaliação do estado de tensão gerado durante o processo de furação utilizando materiais sólidos de espumas de poliuretano rígidas com características similares ao osso cortical humano cadavérico. Foi desenvolvido um modelo experimental com recurso à técnica de extensometria e termografia, para obtenção das deformações no material e da temperatura na broca. Em simultâneo, foi desenvolvido um modelo numérico de dinâmica explícita calibrado com os resultados experimentais. Com base no estudo efetuado verificou-se que a diminuição da velocidade de avanço, para uma velocidade de rotação constante durante o processo de furação, provoca o aumento das tensões no material, em regiões próximas da zona de furação. info:eu-repo/semantics/publishedVersion

En este Trabajo de Fin De Grado se expone un estudio sobre los diferentes estados tensionales en los que se encuentra una prótesis de cadera durante la realización de cuatro movimientos de la vida diaria: andar, subir escaleras, bajar escaleras y apoyarse sobre la pierna de la prótesis. Antes de realizar el estudio se hace un desarrollo teórico de la biomecánica de cadera. Por un lado se habla sobre la articulación de cadera biológica, sus partes, sus movimientos y las enfermedades que conllevan la implantación de una prótesis. Por otro, se expone la historia del implante, sus componentes, sus tipos y los materiales de los que está formado. Además se explica el contexto socio-económico de la artroplastia de cadera en España. Tras esta introducción a la biomecánica de cadera, se pasa al diseño de un modelo numérico de la prótesis de cadera de la que se ha realizado el estudio. La modelización numérica se realiza con el programa de elementos finitos ABAQUS v.6.13 a partir de un diseño 3D de la prótesis que ha sido suministrado por el departamento de Ingeniería Mecánica de la UC3M. Para comprender mejor el funcionamiento de este programa y del método de los elementos finitos se añade un capítulo en el que se explican brevemente. Una vez creado el modelo numérico, se ha de validar el modelo según las normas ISO que correspondan. En este caso se valida el modelo con una recreación en ABAQUS de la norma ISO 7206. A continuación se realizan los distintos ensayos resistentes de la prótesis en los que se van modificando las fuerzas que recibe el implante en función del movimiento que se simule. Para los diferentes estados de carga el estado tensional varía, con lo que se estima qué movimiento es el que puede llegar a provocar la falla del implante. Como en la vida real el anclaje entre el hueso y el implante no es siempre óptimo, se han querido simular diferentes condiciones de agarre para todos los movimientos. De esta forma se podrá analizar posteriormente la importancia que tiene el agarre en el comportamiento del implante. This bachelor's degree project focuses on the stress suffered by a hip prosthesis when accomplishing four basic movements: to walk, to go upstairs, to go downstairs and to stand on the prosthesis. A hip biomechanical study is undertaken to firstly understand the theoretics of the prosthesis. On the one hand, a summary of the biological hip is detailed, together with its parts, movements, and potential issues associated to the hip implants. On the other hand, the implant history is summarized, in relationship with its components, types and materials. In addition, the socio-economic context in Spain is briefly detailed. In second place, a numerical model about the hip prosthesis is undertaken. The numerical model runs on ABAQUS v.6.13, a finite elements software using as starting point a 3D model provided by the Mechanical Department of the UC3M. In order to better understand how this software works a chapter was added. Once we have the numerical model, this has to be validated using the ISO rules. In this case, the validation is based on the ISO 7206 implemented by ABAQUS software. Finally, tests are run, modifying specific attributes of the study such as the strength applied on the hip prosthesis. This depends on the required movement in each case. For each strength state, the stress on the hip implant varies and this leads to understand what movements may force the implant to fail. As in real life, the link between the bone and the prosthesis is not ideal. This was also simulated using several fitting conditions for all of the movements. With this information, we may analyze how important the fitting conditions are in the prosthesis behaviour. Ingeniería en Tecnologías Industriales

Consulta en la Biblioteca ETSI Industriales (9233), [ES] El presente Proyecto Final de Carrera surge con el principal objetivo de obtener un modelo numérico capaz de predecir el fallo a cortante en losas alveolares pretensadas en situación de incendio, así como estudiar y predecir un posible fallo en el anclaje de las armaduras de las mismas. De esta forma se podrá obtener un modelo de cálculo en caso de incendio no predecible a partir de los métodos de verificación de los Eurocódigos. Para la realización del modelo numérico se ha empleado un programa de cálculo que utiliza el Método de los Elementos Finitos. Este programa permite caracterizar adecuadamente, tanto a temperatura ambiente como a altas temperaturas, las propiedades de los materiales involucrados en el problema así como los diferentes estados de carga, mecanismos de transmisión de calor, condiciones de contorno, etc. Para la obtención de dicho modelo ha sido necesario realizar una recopilación literaria de ensayos de cortante realizados por otros autores con anterioridad, con el fin de conseguir entender el problema de cortante y cómo estos autores lo resuelven, así como obtener una base de datos suficiente que permitiera establecer adecuadamente las características geométricas y mecánicas de las diferentes losas ensayadas, así como sus condiciones de contorno. Posteriormente, se ha comprobado la validez del modelo contrastando los resultados del mismo con los obtenidos experimentalmente por dichos autores.

La presencia de fuertes esfuerzos cortantes en estructuras de hormigón armado da lugar a un comportamiento anisótropo y una cinemática alejada de la hipótesis de Navier Bernouilli, que requiere una modelización compleja. El modelo de vigas propuesto en esta ponencia permite captar la respuesta tenso-deformacional y el modo de rotura, en estructuras de barras de hormigón armado sometidas a flexión y cortante combinados. Esto permite abordar el análisis no lineal de estructuras completas con un bajo coste computacional. Para eso, son utilizados elementos tipo barra con deformación por cortante (Timoshenko), con la sección discretizada en fibras siendo asumida una distribución constante de la tensión tangencial en la sección. La validación del modelo ha sido realizada mediante ensayos experimentales disponibles en la literatura y también procedentes de una campaña experimental propia.