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Ilustraciones La fotoelasticidad es una técnica de inspección visual para determinar el campo de esfuerzos de un objeto bajo carga. A pesar de que permite análisis no invasivos, no destructivos y de campo completo, el desempeño de los estudios de fotoelasticidad depende de múltiples aspectos experimentales. Un aspecto clave es la generación de un conjunto de imágenes con patrones de franja, ya que el campo de esfuerzos se obtiene luego de procesar este conjunto de imágenes. Para que sea posible la evaluación del campo de esfuerzos, estos patrones de franja deben exhibir cierto grado de desplazamiento entre ellos, lo cual se logra modificando el estado de esfuerzos de la pieza bajo inspección. En esta tesis se evalúa la concentración de esfuerzos de modelos birrefringentes sometidos a carga mecánicas y térmicas. Esta evaluación se hace analizando cambios en las concentración de esfuerzos, al modificar la fuente de iluminación del polariscopio empleado; y mediante la estimulación térmica de los modelos birrefringentes bajo carga. Como resultado de analizar las interacciones entre desplazamientos de franja y temperatura, se logran tres estrategias para integrar fotoelasticidad y termografía infrarroja. Los resultados de los análisis efectuados en esta tesis son: (1) teóricamente es posible extender el análisis fotoelástico a espectro electromagnético infrarrojo, lo cual sería útil para tratar algunos problemas de sobremodulación que pueden ocurrir en el espectro visible; (2) se puede utilizar un único experimento de aplicación de carga cíclica, para determinar simultáneamente los campos de esfuerzos y de temperatura de un modelo birrefringente bajo carga; (3) se pueden integrar la fotoelasticidad y la termografía infrarroja, para determinar campos de esfuerzos de muestras birrefringentes bajo carga, incluso en aplicaciones estáticas. En este último caso, la termografía es útil para determinar la magnitud del estímulo térmico, que a su vez permita determinar el campo de esfuerzos de la muestra inspeccionada. (Tomado de la fuente) Digital photoelasticity is an imaging technique for visualizing the stress field of loaded objects. Despite their advantages over other techniques for stress analysis, photoelasticity-based studies are non-trivial to develop and, their effectiveness depends on several theoretical and experimental aspects, one being the generation of a proper set of images with fringe patterns displacements. This, because the processing of these images produces the required stress field. In this thesis, the fringe displacements at the surface of a loaded sample are modified by a thermal stimulation. After analyzing the interactions between fringe patterns displacements and temperature, three strategies to integrate photoelasticity and infrared thermography are proposed. The results of the analyzes carried out are: (1) theoretically it is possible to extend the photoelastic analysis to the infrared, which can help with some over modulation problems that can appear in the visible region of the electromagnetic spectrum; (2) a single experiment based on cyclic load can be used to simultaneously reconstruct the stress and temperature fields of a birefringent loaded sample and, (3) photoelasticity and infrared thermography can be integrated to calculate stress fields even in static applications. In the latter case, infrared thermography serves to determine the temperatures steps that, in turn, lead to obtaining the required stress field. (Tomado de la fuente) Doctorado Doctor en Ingeniería Termografía Digital

The advanced technology of the new photogrammetric systems, whose progressive improvements could be due to both better resolution of the new cameras and the recent development of sophisticated interpolation algorithms, permits nowadays register not only the general aspect of the building architecture plan and elevations but also, learning in detail the geometry of the parts that integrate the building, and more significantly, the main elements of its structure. In fact, it has a great interest in many areas, and specially in masonry structures, where stability analysis require detailed information about the structural joints of the materials that set the element as well as the specific geometry of the junction that appears between the contact of one block with another. In this work, we demonstrate that a complex photogrammetry technique can be used as a geometric base to analyze masonry structures. The San Millan de Segovia's church is used as an example of structure for the study. This study addresses the different parts of the process, from the photogrammetric lifting to the simplification processes used for implementing this procedure automatically to any type of structure, pointing out the operational simplicity that this technique allows.ResumenLa precisión de los nuevos sistemas de registro fotogramétrico, cuya progresiva mejora puede atribuirse tanto a la elevada resolución de las cámaras modernas como al reciente desarrollo de sofisticados algoritmos de interpolación, permite en la actualidad registrar no solamente las trazas generales de la planta y los alzados de un edificio sino, además, conocer en detalle la geometría de las piezas que lo componen, y muy señaladamente de los elementos que forman su estructura. Este hecho es de gran interés en muchos campos, y especialmente en el ámbito de las estructuras de fábrica, ya que los análisis de estabilidad de éstas precisan (al menos cuando se pretende incorporar al estudio el comportamiento local) de información detallada sobre la articulación de los materiales que las componen: trabas, aparejos o geometrías específicas de los lechos en los que unas piezas entran en contacto con otras. El presente trabajo desarrolla un caso concreto, el de la iglesia de San Millán de Segovia, un edificio en el que el levantamiento fotogramétrico complejo se ha empleado como base geométrica para el análisis de la estructura de fábrica. En este estudio se desarrollan las distintas fases del proceso, desde el levantamiento hasta los procesos de simplificación geométrica necesarios para poder implementar cualquier tipo de análisis estructural de forma automática, poniendo el énfasis en las facilidades operativas que posibilita esta técnica. AbstractThe advanced technology of the new photogrammetric systems, whose progressive improvements could be due to both better resolution of the new cameras and the recent development of sophisticated interpolation algorithms, permits nowadays register not only the general aspect of the building architecture plan and elevations but also, learning in detail the geometry of the parts that integrate the building, and more significantly, the main elements of its structure. In fact, it has a great interest in many areas, and specially in masonry structures, where stability analysis require detailed information about the structural joints of the materials that set the element as well as the specific geometry of the junction that appears between the contact of one block with another. In this work, we demonstrate that a complex photogrammetry technique can be used as a geometric base to analyze masonry structures. The San Millan de Segovia's church is used as an example of structure for the study. This study addresses the different parts of the process, from the photogrammetric lifting to the simplification processes used for implementing this procedure automatically to any type of structure, pointing out the operational simplicity that this technique allows.ResumenLa precisión de los nuevos sistemas de registro fotogramétrico, cuya progresiva mejora puede atribuirse tanto a la elevada resolución de las cámaras modernas como al reciente desarrollo de sofisticados algoritmos de interpolación, permite en la actualidad registrar no solamente las trazas generales de la planta y los alzados de un edificio sino, además, conocer en detalle la geometría de las piezas que lo componen, y muy señaladamente de los elementos que forman su estructura. Este hecho es de gran interés en muchos campos, y especialmente en el ámbito de las estructuras de fábrica, ya que los análisis de estabilidad de éstas precisan (al menos cuando se pretende incorporar al estudio el comportamiento local) de información detallada sobre la articulación de los materiales que las componen: trabas, aparejos o geometrías específicas de los lechos en los que unas piezas entran en contacto con otras. El presente trabajo desarrolla un caso concreto, el de la iglesia de San Millán de Segovia, un edificio en el que el levantamiento fotogramétrico complejo se ha empleado como base geométrica para el análisis de la estructura de fábrica. En este estudio se desarrollan las distintas fases del proceso, desde el levantamiento hasta los procesos de simplificación geométrica necesarios para poder implementar cualquier tipo de análisis estructural de forma automática, poniendo el énfasis en las facilidades operativas que posibilita esta técnica.

121 páginas. Maestría en Ciencias e Ingeniería de Materiales. El siguiente trabajo muestra la obtención de la distribución de esfuerzos presentes en polímeros oftálmicos de CR39 mediante el análisis fotoelástico. Dentro de las actividades realizadas se encuentra la simulación mecánica y óptica de la distribución de esfuerzos en disco plano sometido a compresión diametral. También es posible encontrar el análisis cualitativo de esfuerzos empleando el método de elemento finito (FEM). La simulación óptica de los componentes de los polarizadores reproduce el comportamiento de los algoritmos comúnmente utilizados dentro del análisis fotoelástico. Estos algoritmos son el de 3 pasos o de Sarma, de 5 pasos o de Dupré, de 6 pasos o de Patterson y el de 10 pasos o Ramji. La información experimental se obtiene a través del uso de un polariscopio lineal y un polariscopio circular implementando los mismos pasos desarrollados en la etapa de la simulación óptica. El procesamiento de la información permite la obtención de las fases isóclinas e isocromáticas, esenciales para determinar el retardo de la muestra y con ello la constante de franjas. La obtención de esta fase genera la información necesaria para aplicar la ley de esfuerzo óptico, permitiendo así la obtención de la distribución de esfuerzos dentro de cada lente. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México).

En la actualidad la utilización de los materiales plástico es muy amplia, estas van desde botellas, recipientes de uso doméstico, procesos industriales para empaques que contienen el producto final a comercializar, recubrimientos de paneles solares, carcasa de equipos electrónicos entre otras múltiples aplicaciones que se le da al plástico. La utilización de este tipo de materiales se debe a sus características físicas y mecánicas ya que los plásticos en general, son fáciles de moldear, conservan la calidad del producto y además algunos son parcialmente transparentes lo que permite que el usuario aprecie el producto en el caso de su utilidad como empaque. La utilización como empaques del plástico se hace por medio de películas delgadas coextruidas con diferentes tipos de polímeros, en el caso particular de la industria de alimento las películas plásticas poseen características físico-mecánicas que garantizan la calidad del producto contenido. Es necesario monitorear los cambios físicos de la película plástica a la hora de moldearla durante la generación de los empaques para que estos puedan cumplir la función de conservar las propiedades organolépticas del producto contenido. Nowadays, using plastic materials into the industrial process is more common than the past time. Some of applications of plastic are bottles, domestic containers, packages for industrial processes, solar panel coatings, mechanical tools, and so on. Advantages for using this kind of materials are attributed to their physical and mechanic properties, such as: capability to take specific shapes, immunity to the gasses transition, and the transparency, which allow users to appreciate the packaged product. Although every industrial application performed with plastic materials is important, coextruded plastic films represent one of the most used into the industrial field for food packaging. They are used as raw material to produce packages with specifics mechanical resistance, and strain modulus. Notwithstanding, these properties have to be evaluated into the process to warrant the package quality Magister en Automatización y Control

Este trabajo propone una metodología para la caracterización de los cambios en secuencias de imágenes de fotoelasticidad. Las películas plásticas multicapa fueron deformadas a diferentes temperaturas (20°C y 60°C). El análisis de la variación se observó en un polariscopio plano ya que las muestras presentan comportamiento birrefringente lo que genera colores de interferencia en las imágenes capturadas. La evolución temporal de intensidades de color se analizaron usando métricas de similitud, demodulación del color, desplazamiento de fase, algoritmos de aprendizaje del color-espesor y mapa de esfuerzos. Se encontró que las películas presentan cambios en el retardo de fase, espesor y esfuerzo, así la fotoelasticidad describe variaciones espaciales y temporales no homogéneas sobre la superficie de las muestras analizadas This paper proposes a methodology for the characterization of the temporal behavior of photoelasticity image sequences. The multilayer plastic films were deformed at different temperatures (20°C y 60°C). The analysis of the variation was observed in a plane polariscope because the specimen present birefringent behavior which generates colors of interference in the images captured. The evolution temporal intensities were analyzed using similarity metrics, color demodulation, phase shifting, color-thickness learning algorithms and stress maps. It was found that the films show changes in phase retardation, thickness and stress, thus the photoelasticity describes non-homogeneous spatial and temporal variations on the surface of the specimens analyzed Magister en Automatización y Control

The characterization of the material as a discontinuous media is proposed to study strongly local phenomena in the behaviour of historical masonry structures. Three methods are implemented: an experimental method, photoelastic, and two numerical methods, heterogeneous finite elements and rigid blocks in unilateral contact. Qualitative comparison of the results shows that the random irregularities in the contact between bodies play an important role in explaining local behaviour of masonry. Quantitative comparison with the results of load tests previously performed on dry masonry walls support this hypothesis. The results are very encouraging and suggest that it is necessary to develop approaches of this kind –approaches that, although relatively common in the field of granular media, have been very scarce in the field of historic masonry structures., Para estudiar ciertos fenómenos de comportamiento local en las estructuras históricas de fábrica se propone la caracterización del material como un medio discontinuo. Se implementan tres métodos: uno experimental, fotoelástico, y dos numéricos, elementos finitos heterogéneos y bloques rígidos en contacto unilateral. De la comparación cualitativa de los resultados se deduce que las irregularidades aleatorias en el contacto entre piezas desempeñan un importante papel en la explicación del comportamiento local de la fábrica. La comparación cuantitativa con los resultados de ensayos de carga realizados previamente sobre muros aparejados en seco apoyan esta hipótesis. Los resultados obtenidos son muy esperanzadores y hacen pensar que es necesario profundizar en el desarrollo de enfoques de este tipo que, aún siendo relativamente comunes en el campo de los medios granulares, han sido muy escasos en el campo de las estructuras históricas de fábrica.

Introducción: Las implicaciones biomecánicas de la interacción de las placas y tornillos de titanio con la mandíbula fracturada no son del todo conocidas. Los modelos matemáticos desarrollados hasta hoy en día muestran ciertas limitaciones, y los estudios experimentales han fracasado en reproducir las fuerzas musculares y la distribución de las tensiones internas en la interfaz entre mandíbula e implante. Material y métodos: En el presente estudio, empleamos un simulador estático del sistema músculo-esquelético masticatorio para demostrar en réplicas mandibulares de resina epoxi, por medio de la fotoelasticidad tridimensional, la distribución de tensiones que se produce en fracturas del cuerpo mandibular tras la aplicación de diferentes métodos de osteosíntesis. Resultados: Los resultados muestran que el simulador y la fotoelasticidad 3D son útiles para estudiar las interacciones entre el hueso y el material de osteosíntesis. Los sistemas «lock» o bloqueados reflejaron la distribución de tensiones más favorable en la mandíbula de resina epoxi fracturada. Conclusiones: La fotoelasticidad tridimensional en modelos de resina epoxi es un método útil para evaluar la distribución de tensiones en una estructura para estudios biomecánicos. En lo que se refiere a la osteosíntesis mandibular, las placas tipo «lock» mostraron ser las menos agresivas para el hueso.Introduction: The biomechanical effects of the interaction between titanium plates and screws and the fractured mandible are not well known. The mathematical models that have been developed to date show limitations and the experimental studies fail in reproducing muscle forces and internal stress distributions in the bone-implant interface with the mandibular structure. Material and methods: In the present study we use a static simulator of the masticatory system to show, in epoxy resin mandibular models, by means of 3D (three-dimensional) photoelasticity, the stress distribution using different osteosynthesis methods in mandibular body fractures. Results: The results showed that the simulator and 3D photoelasticity were useful for studying interactions between bone and osteosynthesis materials. The "Lock" system displayed the most favourable stress distribution in the epoxy resin mandible. Conclusions: 3D photoelasticity in epoxy resin models is a useful method to evaluate stress distribution for biomechanical studies. In terms of mandibular osteosynthesis, "lock" plates show the most favourable stress distribution due to being less aggressive to the bone.

El comportamiento biomecánico del sistema músculoesquelético dista mucho de estar esclarecido. Los modelos matemáticos han mostrado importantes limitaciones, y los ensayos biomecánicos se han visto frustrados por la dificultad de simular las cargas musculares y la distribución de las tensiones en el espesor mandibular. En el presente trabajo se desarrolla un simulador estático del sistema músculo esquelético masticatorio que reproduce fielmente la situación fisiológica, empleándose la foto elasticidad tridimensional para el estudio de los cambios tensionales que ocurren en la estructura mandibular en diversas situaciones fisiopatológicas. Los resultados de los ensayos demuestran que la fotoelasticidad 3D aplicada en el simulador da resultados muy útiles para el análisis de la aplicación hueso-material de osteosíntesis utilizado en la práctica clínica.The biomechanical behavior of the masticatory system is not well known. The mathematical models that have been developed to date are limited and experimental studies have not yet solved the problem of reproducing muscular forces and stress distributions in the internal mandibular structure. A static simulator of the masticatory system was developed in the present study and threedimensional photoelasticity was used to analyze stress distribution in several physiologic and pathologic situations. The results showed that the simulator and 3D photoelasticity were useful for studying interactions and ostheosynthesis materials used in daily clinical practice.

Se presenta en este trabajo una investigación experimental y numérica del contacto normal de una esfera rígida con una placa plana de material cuyo comportamiento mecánico se asume de tipo elasto-plástico. Los esfuerzos locales bajo el punto de contacto se han obtenido experimentalmente mediante visualización foto-elástica. Se ha evaluado numéricamente la evolución de los bulbos de esfuerzo bajo el punto contacto como función del tiempo y se ha efectuado la comparación con las observaciones experimentales. Los resultados indican que un modelo elasto-plástico tridimensional reproduce de manera apropiada las características principales observadas en los experimentos físicos. Este ejercicio puramente académico y de carácter didáctico enfatiza en el enorme potencial de los elementos finitos en la solución de problemas de deformación bajo diferentes tipos de modelos constitutivos y pone de manifiesto la enorme utilidad del modelamiento matemático y computacional basado en aproximaciones continuas de la materia.

En las últimas décadas, diversas técnicas ópticas utilizadas de modo experimental han tenido una repercusión significativa en el avance de la investigación en diversas disciplinas de la ingeniería. Técnicas ópticas como Correlación Digital de Imágenes, técnicas basadas en el efecto Moiré o fotoelasticidad han sido desarrolladas, mejoradas y aplicadas en diversos ámbitos de la ciencia. El continuo desarrollo de estas técnicas ha hecho posible extender su uso a diferentes aplicaciones industriales. El objetivo de este artículo, es presentar el potencial de las citadas técnicas en el campo de la industria, para lo cual se hará una revisión de los estudios documentados y se pondrá de manifiesto su posible aplicabilidad en diversos sectores industriales. In the last decades, several optics techniques have been experimentally applied to solve engineering problems, having a considerable impact on the advances of researchers in different engineering disciplines. Techniques such as Digital Image Correlation, techniques based in Moiré effect or photoelasticity have been developed, improved and applied in different fields. The continuous improvement of these techniques has made it possible to extend the use of these techniques to industrial application. The objective of this paper is to look into the potential of the mentioned techniques in the field of the industry. Thus a review of the publications is done and emphasis of their applicability in different areas of the industry is commented.

La mayoría de los trabajos realizados en el campo de la fotoelasticidad se han centrado en el estudio de la distribución de esfuerzos en materiales birrefringentes de espesor definido debido a la complejidad que presenta la relación entre el espesor del material, los índices de refracción y el retardo de fase que se genera en la transmisión de la luz. Existen casos donde la relación antes mencionada presenta cambios en la medida que se aplica fuerza al material en estudio, casos donde realizar una descripción del fenómeno fotoelástico es de mayor dificultad por la complejidad del mismo; la deformación de películas plásticas es uno de estos casos. Este trabajo presenta una técnica basada en métricas de similitud para el análisis de las imágenes obtenidas en estudios de fotoelasticidad de películas plásticas sometidas a deformación por esfuerzos mecánicos. La película plástica es deformada en una máquina de tracción mecánica, las imágenes de fotoelasticidad son capturadas en una cámara de vídeo a través de un montaje óptico. Los resultados del comportamiento mecánico de la deformación del material plástico presentan una dinámica que puede ser relacionada con la dinámica obtenida en las métricas de similitud. Most of the works in the photoelasticity field have been focused on the stress distribution study for birefringent materials of a defined thickness, due to the complexity in the relationship between the material thickness, the refractive indices and the phase delay generated in the transmission of light. There are cases where occur temporal change on the relationship presented above while the force is applied, cases where a make a description of the photoelasticity phenomenon is more difficult by the complexity of it, the deformation of plastic films is one of these cases. This paper presents a technique based in similarity metrics for the image analysis on photoelasticity studies of plastic film deformation under mechanical stress. The plastic film is deformed in a mechanical traction machine, the photoelasticity images are captured in a video camera through of optical assembly. The dynamic behavior of the mechanical deformation in the plastic film can be related whit dynamics behavior obtained in the similarity metrics.

En las últimas décadas, diversas técnicas ópticas utilizadas de modo experimental han tenido una repercusión significativa en el avance de la investigación en diversas disciplinas de la ingeniería. Técnicas ópticas como Correlación Digital de Imágenes, técnicas basadas en el efecto Moiré o fotoelasticidad han sido desarrolladas, mejoradas y aplicadas en diversos ámbitos de la ciencia. El continuo desarrollo de estas técnicas ha hecho posible extender su uso a diferentes aplicaciones industriales. El objetivo de este artículo, es presentar el potencial de las citadas técnicas en el campo de la industria, para lo cual se hará una revisión de los estudios documentados y se pondrá de manifiesto su posible aplicabilidad en diversos sectores industriales.

Los procesos de producción en serie, requieren de mecanismos que garanticen la calidad de las piezas producidas. Para avanzar con seguridad en el proceso de diseño y desarrollo, es necesario el uso de prototipos de dichas piezas, para validar el diseño y soportar la toma de decisiones. Utilizando la técnica de Fotoelasticidad, se determinó la distribución de esfuerzos debidos a compresión, en probetas planas mecanizadas con diferentes concentradores de esfuerzos, fabricadas en plexiglás. Esta técnica es de gran interés para la industria metalmecánica. En este sentido, desde la física aplicada cómo es la mecánica de materiales, la fotoelasticidad se convierte en una herramienta eficiente por no exigir una geometría normalizada en las probetas, y ser un ensayo no destructivo. Abstract. Production processes in series, require mechanisms to ensure the quality of the produced parts. To advance sureness in the design and development process, it is necessary to use these prototype parts to validate the design of mechanical elements. Using the technique of photoelasticity, the distribution of stresses due to compression is determined, on plexiglas's flat specimens machined with different stress concentrators. This technique is of great interest for the metalworking industry. In this sense, applied physics how the mechanics of materials, photoelasticity becomes an efficient tool for not demanding standardized geometry specimens, and being a non-destructive testing. Maestría

En este trabajo de tesis se emplean el método de elementos finitos y la técnica de la fotoelasticidad para el análisis de esfuerzos que se producen sobre ciertos modelos a los cuales se les aplican diferentes tipos de carga, como por ejemplo tensión, compresión y flexión. Para poder realizar los ensayos de estas probetas primero se diseñó y construyó un polariscopio de transmisión, con el cual se obtuvieron los resultados del análisis fotoelástico. Debido a que la confiabilidad de la técnica de la fotoelasticidad depende de la calibración del material que se esté usando, es decir de la constante fotoelástica, el análisis estadístico se enfocó a esta variable. Luego en base a la constante fotoelástica se determinaron los esfuerzos en un modelo, los cuales fueron comparados con los resultados del análisis por elementos finitos, determinándose el error entre los dos valores y demostrándose de esta manera la hipótesis. Finalmente se analizó un caso práctico utilizando los dos métodos.

Universidad de Sevilla. Ingeniero Técnico Industrial

"Se han implementado diversas investigaciones con el objetivo de establecer el método más factible para el análisis mecánico de elementos con geometrías no prismáticas, con el fin de predecir si los elementos fallarán o no, al someterlos a las solicitaciones de carga, para lo cual fueron concebidos. De acuerdo con la historia de Stephen Timosenko [1], el estudio "analítico formal" de la resistencia de materiales inicia en el siglo XVII, con las aportaciones de Galileo Galilei. En las primeras décadas del siglo XX [2], se desarrollaron los métodos experimentales de análisis de esfuerzos y en la década de los cincuenta se aplican en la industria de la aviación los métodos numéricos (concretamente el de elementos finitos). Por otro lado, en el proceso del conformado de láminas metálicas se utilizan herramientas que dan forma a la lámina mediante fuerzas de impacto proporcionadas por prensas, en las cuales se monta la herramienta. Existen diversos tipos de prensas pero las de mayor uso son las denominadas comercialmente troqueladoras tipo C, por la forma de su bastidor semejante a una letra C; con relativa frecuencia dichos bastidores se fracturan. Debido a la forma irregular de dichos bastidores, no hay métodos analíticos simples para calcular las magnitudes de los esfuerzos, en este caso es conveniente usar métodos experimentales o numéricos. En el presente trabajo se analiza la concentración de esfuerzos en cuatro probetas, que modelan un bastidor de prensa tipo C, considerando radios cuyas magnitudes son de 1mm, 2 mm, 4 mm, y 6 mm, en la zona donde normalmente se presenta la fractura del bastidor, aplicando los métodos fotoelástico y numérico (ANSYS)."

Se describen los fundamentos de la fotoelasticidad y su aplicación al análisis de campos de tensiones en elasticidad, como una alternativa experimental al análisis analítico y numérico., Estudio personal en asignaturas relacionadas con resistencia de materiales, elasticidad, diseño de elementos mecánicos, etc.

El comportamiento biomecanico del sistema musculoesqueleti-co dista mucho de estar esclarecido. Los modelos matematicos han mostrado importantes limitaciones, y los ensayos biomecanicos se han visto frustrados por la dificultad de simular las cargas musculares y la distribucion de las tensiones en el espesor mandibular. En el presente trabajo se desarrolla un simulador estatico del sistema musculo esqueletico masticatorio que reproduce fielmente la situacion fisiologica, empleandose la foto elasticidad tridimensional para el estudio de los cambios tensionales que ocurren en la estructura mandibular en diversas situaciones fisiopatologicas. Los resultados de los ensayos demuestran que la fotoelasticidad 3D aplicada en el simulador da resultados muy utiles para el analisis de la aplicacion hueso-material de osteosintesis utilizado en la practica clinica.

El comportamiento biomecánico del sistema músculoesquelético dista mucho de estar esclarecido. Los modelos matemáticos han mostrado importantes limitaciones, y los ensayos biomecánicos se han visto frustrados por la dificultad de simular las cargas musculares y la distribución de las tensiones en el espesor mandibular. En el presente trabajo se desarrolla un simulador estático del sistema músculo esquelético masticatorio que reproduce fielmente la situación fisiológica, empleándose la foto elasticidad tridimensional para el estudio de los cambios tensionales que ocurren en la estructura mandibular en diversas situaciones fisiopatológicas. Los resultados de los ensayos demuestran que la fotoelasticidad 3D aplicada en el simulador da resultados muy útiles para el análisis de la aplicación hueso-material de osteosíntesis utilizado en la práctica clínica. The biomechanical behavior of the masticatory system is not well known. The mathematical models that have been developed to date are limited and experimental studies have not yet solved the problem of reproducing muscular forces and stress distributions in the internal mandibular structure. A static simulator of the masticatory system was developed in the present study and threedimensional photoelasticity was used to analyze stress distribution in several physiologic and pathologic situations. The results showed that the simulator and 3D photoelasticity were useful for studying interactions and ostheosynthesis materials used in daily clinical practice.

Video descriptivo que explica conceptos básicos del análisis fotoelástico, Utilización como vídeo descriptivo autoexplicativo

En este trabajo se estudian los efectos de cambio de birrefringencia en redes de Bragg grabadas en fibra por medio de esfuerzos laterales aplicados a las mismas. Dicha birrefringencia inducida es debida a procesos elasto- ópticos, los cuales generan corrimientos espectrales en las distribuciones de reflectividad o transmisión de dichas redes que son diferentes para dos componentes ortogonales de polarización. Dicho dispositivo ha sido empleado como parte de una cavidad de un láser de fibra a fin de obtener emisión láser polarizada., Birefringence changes on Fiber Bragg Gratings under lateral stress were studied. The induced birefringence is caused by elasto-optic procceses that generates spectral shifts on reflectivity/transmitivity distributions on the gratings being different for both orthogonal polarization components. Our device was employed as part of a fiber laser cavity to obtain polarized laser emission., Centro de Investigaciones Ópticas

This work presents an experimental and numerical investigation on the normal contact between a rigid sphere and a plane one, whose mechanical behaviour has been assumed to be elastoplastic. The stresses in the region of contact have been accessed by means of photoelastic visualization. The evolution of the stress bulbs below the point of contact has been evaluated numerically and a comparison with experimental observations has been performed. The results indicate that a tridimentional elastoplastic model can capture the main features observed in the physical experiments. This academic exercise emphasizes the potential of the finite element method on the solution of deformation problems, considering different constitutive models; it also shows the importance of mathematical and computational modelling based on continuous approaches. Se presenta en este trabajo una investigación experimental y numérica del contacto normal de una esfera rígida con una placa plana de material cuyo comportamiento mecánico se asume de tipo elasto-plástico. Los esfuerzos locales bajo el punto de contacto se han obtenido experimentalmente mediante visualización foto-elástica. Se ha evaluado numéricamente la evolución de los bulbos de esfuerzo bajo el punto contacto como función del tiempo y se ha efectuado la comparación con las observaciones experimentales. Los resultados indican que un modelo elasto-plástico tridimensional reproduce de manera apropiada las características principales observadas en los experimentos físicos. Este ejercicio puramente académico y de carácter didáctico enfatiza en el enorme potencial de los elementos finitos en la solución de problemas de deformación bajo diferentes tipos de modelos constitutivos y pone de manifiesto la enorme utilidad del modelamiento matemático y computacional basado en aproximaciones continuas de la materia.

The difficulty that exists in the analysis of mechanical stresses in bones is high due to its complex mechanical and morphological characteristics. This complexity makes generalists modelling and conclusions derived from prototype tests very questionable. In this article, a relatively simple comparative analysis systematic method that allow us to establish some behaviour differences in different kind of prosthesis is presented. The method, applicable in principle to any joint problem, is based on analysing perturbations produced in natural stress states of a bone after insertion of a joint prosthesis and combines numerical analysis using a 3-D finite element model and experimental studies based on photoelastic coating and electric extensometry. The experimental method is applied to compare two total hip prosthesis cement-free femoral stems of different philosophy: One anatomic of new generation, being of oblique setting over cancellous bone and the other madreporique of trochantero-diaphyseal support over cortical bone. La dificultad que existe para el análisis de tensiones mecánicas en huesos es elevada debido a sus complejas características mecánicas y morfológicas. Esta complejidad hace muy cuestionables tanto las modelizaciones generalistas como las conclusiones derivadas de ensayos sobre prototipos. En esta comunicación se presenta un método sistemático relativamente simple de análisis comparativo, que permite establecer algunas diferencias de comportamiento entre distintos tipos de prótesis. El método, aplicable en principio a cualquier problema articular, se basa en analizar las perturbaciones que se producen en los estados naturales de tensión de un hueso tras la inserción de una prótesis y combina el análisis numérico mediante un modelo tridimensional de elementos finitos con estudios experimentales basados en recubrimiento fotoelástico y extensometría eléctrica. El método experimental se aplica a la comparación de dos vástagos femorales de prótesis de cadera de distinta filosofía no cementados: uno de asiento oblicuo sobre hueso esponjoso y otro de asiento horizontal sobre hueso cortical.

Con el objeto de investigar la tensión intratendinosa, la distribución de la carga y la orientación de las líneas de fuerza, a nivel de las suturas tendinosas, se proponen 2 métodos: fotoelasticidad y elementos finitos, basados en técnicas utilizadas en ingeniería mecánica. Obtenida previamente una probeta de resina epoxi, de comportamiento similar al tendón y propiedades fotoelásticas adecuadas para el estudio, se ha mecanizado según el método de sutura y sometido a tracción continua en el banco de carga de un polariscopio, constituyendo 3 grupos con 72 estudios cada uno. Todos los datos obtenidos fueron procesados con un programa para estudios,fotoelásticos utilizado por el Departamento de Mecánica y valorados estadísticamente con el Sigma. Posteriormente se ha realizado el mismo estudio mediante el método de elementos finitos utilizando el módulo Geostar del Cosmos/M v 1.61. La carga intratendinosa más alta y su distribución central se obtiene en los métodos de lazo (BUNNELL y KLEINERT). Por el contrario, los métodos en cuadro son menos isquemiantes, con menor carga y distribución periférica de la tensión, siendo el método de Kessler el que mejor orientación axial presenta. Proponemos el método de Kesslev, como técnica de elección biomecánicamente, en cirugía de los tendones flexores.

ResumenIntroducciónLas implicaciones biomecánicas de la interacción de las placas y tornillos de titanio con la mandíbula fracturada no son del todo conocidas. Los modelos matemáticos desarrollados hasta hoy en día muestran ciertas limitaciones, y los estudios experimentales han fracasado en reproducir las fuerzas musculares y la distribución de las tensiones internas en la interfaz entre mandíbula e implante.Material y métodosEn el presente estudio, empleamos un simulador estático del sistema musculo-esquelético masticatorio para demostrar en réplicas mandibulares de resina epoxi, por medio de la fotoelasticidad tridimensional, la distribución de tensiones que se produce en fracturas del cuerpo mandibular tras la aplicación de diferentes métodos de osteosíntesis.ResultadosLos resultados muestran que el simulador y la fotoelasticidad 3D son útiles para estudiar las interacciones entre el hueso y el material de osteosíntesis. Los sistemas «lock» o bloqueados reflejaron la distribución de tensiones más favorable en la mandíbula de resina epoxi fracturada.ConclusionesLa fotoelasticidad tridimensional en modelos de resina epoxi es un método útil para evaluar la distribución de tensiones en una estructura para estudios biomecánicos. En lo que se refiere a la osteosíntesis mandibular, las placas tipo «lock» mostraron ser las menos agresivas para el hueso.AbstractIntroductionThe biomechanical effects of the interaction between titanium plates and screws and the fractured mandible are not well known. The mathematical models that have been developed to date show limitations and the experimental studies fail in reproducing muscle forces and internal stress distributions in the bone-implant interface with the mandibular structure.Material and methodsIn the present study we use a static simulator of the masticatory system to show, in epoxy resin mandibular models, by means of 3D (three-dimensional) photoelasticity, the stress distribution using different osteosynthesis methods in mandibular body fractures.ResultsThe results showed that the simulator and 3D photoelasticity were useful for studying interactions between bone and osteosynthesis materials. The “Lock” system displayed the most favourable stress distribution in the epoxy resin mandible.Conclusions3D photoelasticity in epoxy resin models is a useful method to evaluate stress distribution for biomechanical studies. In terms of mandibular osteosynthesis, “lock” plates show the most favourable stress distribution due to being less aggressive to the bone.