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A new integration method named the Radial Basis Integration Method (RBIM) that include the Kriging Integration Method (KIM) Narváez and Useche (2020) as a particular case and performs boundary only offline precomputations for the creation of a meshless quadrature was developed for its application in boundary elements. Herein, as in DR-BEM, the inertial term is approximated using radial basis functions, however, its particular solution is not needed. The quadrature is now obtained in a simpler way than in KIM, because the evaluations of domain integrals necessary to compute the weights of quadrature points, is done transforming those to the boundary instead of using the Cartesian Transformation Method. Using RBIM, weakly singular domain integrals may be computed with good accuracy over complex domains. The results obtained in some scalar wave propagation problems using both Houbolt-a and Newmark-a time marching methods show that this procedure can be even more accurate than other used in BEM analysis

The application of FeSiB family magnetic materials in the electrical or electronic industry has significantly increased owing to the development of amorphous and nanocrystalline metallic glasses using melt spinning and chill block melt spinning technology, which involves a rotating metal wheel with a high rotation speed. With this technique, a thin ribbon is obtained owing to the jet of liquid metal expelled from a casting nozzle at high pressure and temperature over the outer surface of the wheel. The cooling rates that can be achieved lead to disorder in the crystalline lattice of the metal, which is dependent on the chemical composition. As soon as the material jet is expelled by the nozzle, turbulence can occur in the solidification puddles. This generates defects and cracks in the solidification profile. In this study, numerically simulated ad hoc events in OPENFOAM are comparatively examined using a real process.

This work aims to determine the morphological, structural, and thermal properties of starches from two tuber species, Ipomoea batatas (SP) and Dioscorea rotundata (DY), as well as the influence of glycerol as a plasticizer and the development of a polymeric composite from thermoplastic starch (TPS)/polylactic acid (PLA) blends. The results of the characterization of native and plasticized starches evidenced an amylose/amylopectin content is 25.59/74.4 in DY; the granules are round and elliptical in shape with an average size of 25.5µm, and the degradation temperature is 311.01 °C. The amylose/amylopectin content is 45.9/54.1 in SP; the granules are polygonal, oval, and semi-oval in shape with an average size of 9.5µm, and a degradation temperature of 312.89 °C. The morphology of granules in the different starch/glycerol formulations showed no structural damage in both species. However, an increase in degradation temperature was observed in plasticized starches and in-band shape and intensity. The results indicate that the addition of glycerol improves the properties of native starches for processing and their potential use as bioplastics. TPS/PLA blends have been studied due to the desired mechanical properties of PLA and the low processing cost of TPS. However, the TPS/PLA combination is thermodynamically immiscible due to the poor interfacial interaction between hydrophilic starch granules and hydrophobic PLA. The objective of this study was to improve the compatibility between thermoplastic starch and polylactic acid by incorporating citric acid grafted starch at 1% and 5% (CA-g-Starch) with a degree of substitution (DS) of 0.04 and 0.06 for sweet potato and yam starch, respectively. Biocomposites were fabricated with a constant TPS: PLA ratio of 60:40 by weight for the two types of starches with and without compatibilizer, the mixtures were obtained in a torque rheometer at conditions of (1) 50 rpm, 150 °C, and 10 min, (2) 60 rpm, 180 °C, and 15 min and (3) 60 r

This work aims to determine the morphological, structural, and thermal properties of starches from two tuber species, Ipomoea batatas (SP) and Dioscorea rotundata (DY), as well as the influence of glycerol as a plasticizer and the development of a polymeric composite from thermoplastic starch (TPS)/polylactic acid (PLA) blends. The results of the characterization of native and plasticized starches evidenced an amylose/amylopectin content is 25.59/74.4 in DY; the granules are round and elliptical in shape with an average size of 25.5µm, and the degradation temperature is 311.01 °C. The amylose/amylopectin content is 45.9/54.1 in SP; the granules are polygonal, oval, and semi-oval in shape with an average size of 9.5µm, and a degradation temperature of 312.89 °C. The morphology of granules in the different starch/glycerol formulations showed no structural damage in both species. However, an increase in degradation temperature was observed in plasticized starches and in-band shape and intensity. The results indicate that the addition of glycerol improves the properties of native starches for processing and their potential use as bioplastics. TPS/PLA blends have been studied due to the desired mechanical properties of PLA and the low processing cost of TPS. However, the TPS/PLA combination is thermodynamically immiscible due to the poor interfacial interaction between hydrophilic starch granules and hydrophobic PLA. The objective of this study was to improve the compatibility between thermoplastic starch and polylactic acid by incorporating citric acid grafted starch at 1% and 5% (CA-g-Starch) with a degree of substitution (DS) of 0.04 and 0.06 for sweet potato and yam starch, respectively. Biocomposites were fabricated with a constant TPS: PLA ratio of 60:40 by weight for the two types of starches with and without compatibilizer, the mixtures were obtained in a torque rheometer at conditions of (1) 50 rpm, 150 °C, and 10 min, (2) 60 rpm, 180 °C, and 15 min and (3) 60 r

El análisis de falla de tuberías en la industria del transporte de gases y líquidos es de suprema importancia ya que, permite minimizar pérdidas económicas asociadas a las posibles reparaciones que se pudiesen presentar y que aumentarían su valor dependiendo de la trascendencia del proceso, si no se desarrolla dicho análisis. Además de poder disminuir la probabilidad de causar desastres ambientales y lo más relevante evitar pérdidas humanas. Un método muy factible para el estudiode este suceso y todo lo que conlleva es el uso de simulación numérica por el Método de Elementos Finitos. El análisis por elementos finitos es una técnica de simulación por computador muy usada en ingeniería; este análisis nos muestra un panorama muy acertado de la mayoría de los comportamientos que se dan en las tuberías, tales como: la distribución de esfuerzos, deformaciones y en general resistencia remanente del ducto. En este trabajo tiene como objetivo principal determinar y proponer una ecuación que calcule el criteriod e falla de una tubería de oleoducto. Dicha ecuación dependerá de los valores de las dimensiones de una perdida de material ocasionada por corrosión localizada. Para lograr dicho cometido se realizóun nuero determinado de simulaciones en la cuales se varian los valores de dichas dimensiones. Posteriormente se hizo el respectivo análisis de los resultados agrupando los datos obtenidos en graficas 2D y 3D para examinar sus comportamientos y buscar alguna dependencia entre los datos, hacer la comparación entre las distintas gráficas y finalmente hallarla ecuación deseada.

Hydrocolloid-based films are a good alternative in the development of biodegradable films due to their properties, such as non-toxicity, functionality, and biodegradability, among others. In this work, films based on hydrocolloids (gellan gum, carrageenan, and guar gum) were formulated, evaluating their dynamic rheological behavior and creep and recovery. Maxwell’s classical and fractional rheological models were implemented to describe its viscoelastic behavior, using the Vortex Search Algorithm for the estimation of the parameters. The hydrocolloid-based films showed a viscoelastic behavior, where the behavior of the storage modulus (G ) and loss modulus (G00) indicated a greater elastic behavior (G 0 > G00 ). The Maxwell fractional model with two spring-pots showed an optimal fit of the experimental data of storage modulus (G0) and loss modulus (G00) and a creep compliance (J) (Fmin < 0.1 and R 2 > 0.98). This shows that fractional models are an excellent alternative for describing the dynamic rheological behavior and creep recovery of films. These results show the importance of estimating parameters that allow for the dynamic rheological and creep behaviors of hydrocolloid-based films for applications in the design of active films because they allow us to understand their behavior from a rheological point of view, which can contribute to the design and improvement of products such as food coatings, food packaging, or other applications containing biopolymers.

Polylactic acid (PLA) and thermoplastic starch (TPS) are biodegradable polymers of biological origin, and the mixture of these polymers has been studied due to the desirable mechanical properties of PLA and the low processing cost of TPS. However, the TPS/PLA combination is thermodynamically immiscible due to the poor interfacial interaction between the hydrophilic starch granules and the hydrophobic PLA. To overcome these limitations, researchers studied the modification, processing, and properties of the mixtures as a strategy to increase the compatibility between phases. This review highlights recent developments, current results, and trends in the field of TPS/PLA-based compounds during the last two decades, with the main focus of improving the adhesion between the two components. The TPS/PLA blends were classified as plasticized, compatible, reinforced and with nanocomposites. This article presents, based on published research, TPS/PLA combinations, considering different methods with significant improvements in mechanical properties, with promising developments for applications in food packaging and biomedicine

A novel full Boundary Element Formulation for the harmonic analysis of elastic membranes coupled to acoustics fluid is presented. The elastic membranes is modeled using the classical linear elastic pre-stretched membrane theory. The acoustic fluid is modeled using the acoustic-wave equation for homogeneous, isotropic, inviscid and irrotational fluids. Elastostatic fundamental solution is used in the boundary element formulation for the elastic membrane. The boundary element formulation for the acoustic fluid is based on the fundamental solution of three dimensional Poisson equation. Domain integrals related to inertial terms and those related with distributed pressure on membrane, were treated using the Dual Reciprocity Boundary Element Method. Fluid-structure coupling equations were established considering the continuity of the normal acceleration of the particles and dynamic pressure at fluid-structure interfaces. Results obtained shows the accuracy and efficiency of the proposed boundary element formulation.

A full time-direct Boundary Element Formulation for the dynamic analysis of elastic membranes coupled to acoustics fluid is presented. The elastic membranes is modeled using the classical linear elastic pre-stretched membrane theory. The acoustic fluid is modeled using the acoustic-wave equation for homogeneous, isotropic, inviscid and irrotational fluids. Elastostatic fundamental solution is used in the boundary element formulation for the elastic membrane. The boundary element formulation for the acoustic fluid is based on the fundamental solution of three dimensional Poisson equation. Domain integrals related to inertial terms and those related with distributed pressure on membrane, were treated using the Dual Reciprocity Boundary Element Method. Fluid-structure coupling equations were established considering the continuity of the normal acceleration of the particles and dynamic pressure at fluid-structure interfaces. The time integration is carried out using the Newmark method. Results obtained shows the accuracy and efficiency of the proposed boundary element formulation.

This work presents a Dual Boundary Element Method/Dual Reciprocity Boundary Element Method formulation for the dynamic analysis of fractured shear deformable plates. Equations for the Dual Boundary Element Method, including the direct boundary and the traction boundary equation for Reissner plates, were used for crack modeling. The Dual Reciprocity Boundary Element Method was used to treat both domain integrals related to distributed forces and inertial terms. Proposed formulation considers the rotary inertia of the plate. A general crack modeling strategy is presented. The J-Integral is used to evaluate the Dynamic Stress Resultant Intensity Factors. Test problems, including comparisons to Finite Element Method solutions, are presented. Results demonstrate, proposed formulation is a reliable method for dynamic analysis of shear deformable cracked plate bending problems.

A novel efficient technique is presented for the evaluation of domain integrals that appear in the boundary element method (BEM). Herein, the source term is approximated with the use of radial basis functions, as in the dual reciprocity BEM. The proposed technique, called the Kriging Integration Method (KIM), comprises the use of the Simple Kriging Method in non-overlapping patches for obtaining the weights of the integration points located inside. As it is necessary to compute the integrals of the covariance function prior to obtaining these weights, this can be efficiently realized using the Cartesian Transformation Method. The domain integrals over all the generated partitions are then computed and added to obtain the value of the whole-domain integral. Using KIM, it is possible to evaluate approximately weakly singular domain integrals over simply or multiply connected domains without applying any transformation or regularization method to the singular integrand. The numerical results obtained in several 2D potential problems demonstrate that this integration scheme is as accurate as both the dual reciprocity method and RIM and less time consuming than the RIM.

In this work, a meshfree method known as Meshless Local Petrov-Galerkin was implemented in a bidimensional linear elasticity problem. Bidimensional MLS shape functions were used in the polynomial approximation of the displacement and stress fields. The numerical integration was carried out by the Gauss-Legendre scheme and the quadrature points were located using the cartesian coordinate system. The local integration domain and the influence domain had circular shapes. A comparison with the analytical solutions of a plate with a circular hole subjected to traction was done. Numerical results showed a good agreement in the displacement and stress fields. Some schemes for improving the accuracy of the solutions were proposed.

The graphene as a material used in engineering applications has been on the rise in the last decade due to being a material with interesting electrical and structural properties. This possibility offers a very wide range of technological applications. Among the potential fields of application is in the development of new sensors for structural applications. Recently the combination of graphene with cross-linked polysilicones has been proposed. This compound has interesting electrical and visco-elastic properties that have allowed the development of highly sensitive pressure and strain sensors. For this reason, their use as strain sensors in structures through structural health monitoring systems opens up an interesting field of research. The aim of this work is to study the mechanical behavior, and the characteristics required of graphene / polysicone-based sensors to be applied effectively in structural health monitoring systems.

La construcción del objeto tridimensional se obtuvo a partir del volumen comprendido entre una superficie de Bézier base y su respectiva traslación espacial. Los splines de Bézier empleados fueron de segundo y tercer grado. Debido a la naturaleza de estos splines, el cálculo de las intersecciones del dominio de integración con la geometría principal fue llevado a cabo mediante el esquema de la secante. La obtención de los vectores normales y por tanto de las integrales de tracción de la forma débil es más fácil debido a la implementación de splines para la descripción de superficies. Los códigos computacionales empleados para los cálculos fueron desarrollados en C++ con el respaldo de la librería Eigen C++, especializada en el manejo de las matrices y de operaciones de álgebra lineal. Adicionalmente se utilizó el nivel O3 de compilación de g++ para obtener un incremento sustancial en la velocidad de ejecución de los códigos

En este trabajo se implementó el método sin malla Meshless Local Petrov-Galerkin (MLPG) para la solución numérica de las ecuaciones diferenciales parciales de elasticidad lineal. Se emplearon ecuaciones cinemáticas (ecuaciones de equilibrio interno) tridimensionales para la descripción del objeto sólido y la discretización del medio fue realizada distribuyendo puntos sobre toda la geometría tridimensional. Las funciones de forma para la aproximación del campo de desplazamientos y esfuerzos fueron constituidas por funciones MLS (Moving Least Squares) tridimensionales. La integración numérica de la forma débil de la ecuación diferencial se realizó a través del esquema de Gauss-Legendre. La construcción del objeto tridimensional se obtuvo a partir del volumen comprendido entre una superficie de Bézier base y su respectiva traslación espacial. Los splines de Bézier empleados fueron de segundo y tercer grado. Debido a la naturaleza de estos splines, el cálculo de las intersecciones del dominio de integración con la geometría principal fue llevado a cabo mediante el esquema de la secante. La obtención de los vectores normales y por tanto de las integrales de tracción de la forma débil es más fácil debido a la implementación de splines para la descripción de superficies. Los códigos computacionales empleados para los cálculos fueron desarrollados en C++ con el respaldo de la librería Eigen C++, especializada en el manejo de las matrices y de operaciones de álgebra lineal. Adicionalmente se utilizó el nivel O3 de compilación de g++ para obtener un incremento sustancial en la velocidad de ejecución de los códigos.

El análisis de los compuestos laminados ha sido uno de los temas mas tratados a la hora del estudio de los materiales de ingeniería, debido a su configuración geométrica así como las diferentes propiedades de los materiales que lo componen, estos materiales al tener una resistencia alta y ser menos pesados, presentan un atractivo en el campo de la construcción mecánica como lo es en la aeronáutica, industria naval, automovilismo, entre otras. Estos materiales compuestos presentan una particularidad la cual radica en la dificultad como podemos predecir las fallas en estos materiales, debido a que este tipo de materiales pueden fallar debido al desgaste del material, cuando se presenta una ruptura y esta se propaga, o cuando se presenta desprendimiento entre la fibra y la matriz. Para analizar estos casos a lo largo de la historia se han presentado diversos tipos de teorías que intentan explicar las fallas en estos materiales, pero a tiempos de hoy ninguna de estas teorías encierra la totalidad de las fallas presentes en estos laminados compuestos. iv El avance de los métodos numéricos ha ayudado a la generación de estas teorías las cuales son criterios de falla que considera si el material falla o no, también la implementación de softwares que ayudan a modelar el problema y los elementos finitos que ayudan a tener un calculo de cual seria el comportamiento de estos materiales. La utilización de un modelo de volumen representativo agiliza el análisis de este tipo de materiales debido a que consideramos una geometría que agrupe todas las propiedades mecánicas que puede en un caso hipotético tener todo el material, cuando realizamos este proceso lo que se realiza es un estudio de una porción del material y se realiza una homogenización de las propiedades a lo largo de todo el laminado, teniendo así un camino para estudiar el compuesto laminado y poder aplicar las diversas teorías de fallas para laminados compuestos.

In this work, a Boundary Element Method formulation for stress analysis of symmetrically laminated composite thick shallow shells is presented. The proposed formulation was obtained by coupling the boundary element formulation of shear deformable symmetrically laminated composite plates and the boundary element formulation for two-dimensional anisotropic plane stress analysis. Formulation uses the elastostatic anisotropic fundamental solutions proposed for these formulations. Domain integrals are transformed to the boundary by using the Radial Integration Method. Numerical examples are presented to demonstrate the efficiency and accuracy of the formulation. Obtained results concur with results available in the literature as well as with finite element results. © 2018 Elsevier Ltd

We studied the surface displacement of a steel pipe during indentation via Fringe Projection Profilometry and 2D-Digital Image Correlation. Experimental results show that a 3D strain approximation is possible for comparison with numerical simulation. © 2018 The Author(s)

En Ingenieria cuando un metal est´a sometido a cargas c´ıclicas es posible que, aunque el estado tensional en todo instante sea relativamente inocuo, el material acabe por romperse. Este tipo de fallo, que no est´a contemplado por ninguno de los modelos estudiados hasta ahora es, adem´as, especialmente peligroso: los criterios de fallo no lo predicen, no se manifiesta exteriormente hasta la rotura y, cuando ´esta ocurre, es similar a la de los materiales fr´agiles, donde aparecen fisuras que se propagan r´apidamente hasta el fallo. Este fen´omeno se conoce como fatiga y es necesario considerarlo sobre todo cuando se dise˜nan m´aquinas o estructuras que bajo servicio estar´an sometidas a ciclos de carga (veh´ıculos, m´aquinas rotatorias, estructuras sometidas a viento. . . ) o t´ermicos [1]. Para la Universidad Tecnol´ogica de Bol´ıvar en la Facultad de Ingenieria, en el campo de la Cienca de los Materiales es de suma importancia contar con un Software de estas caracteristicas para satisfacer la necesidad especifica del calculo de Fatiga en los Materiales, para ello se solicito ayuda al Programa de Ingenieria de Sistemas para dar soluci´on a esta necesidad, la respuesta a este solicitud es el software Calculo de Fatiga, el cual permite a partir de datos de presi´on en un tiempo definido calcular el da˜no de esta sobre materiales, y para ello se recurre a gr´aficos de histograma, espectros de presi´on, graficas 3d, entre otros.

En este trabajo se estudió el comportamiento de las mezclas TPS/PLA y sus materiales constituyentes, utilizando la combinación de técnicas de simulación por Dinámica Molecular para caracterización reológica y modelado analítico y numérico, para estudio del comportamiento de los materiales en estudio durante el proceso de extrusión y el fenómeno de “die-swell”. Lo anterior, permitió profundizar en el conocimiento del comportamiento de los materiales alterativos, en este caso polímeros biodegradables que permitan reemplazar a los polímeros tradicionales provenientes del petróleo en aplicaciones específicas y que al final de su vida util, estos puedan ser biodegradados y de esta manera ayudar a reducir la contaminación por volumen. Además, la implementación de simulación, ayudaría en gran medida, a predecir el comportamiento de estos materiales, reduciendo costos y tiempo en la implementación de ensayos experimentales. Los resultados obtenidos, en este trabajo son una clara muestra que el nuevo campo de trabajo que se abre con los materiales biodegradables alternativos, esta aun por explorar, puesto que tanto los modelos como las técnicas de simulación están planteados para los materiales tradicionales provenientes del petróleo, lo que hace que se requieren ajustes en algunos parámetros, para poder entender de manera clara el comportamiento de los nuevos polímeros. Teniendo en cuenta lo anterior, se hace necesario aun, poder comparar con resultados experimentales, que permitan validar los resultados obtenidos por la simulación y los modelos utilizados.

El presente documento ha sido desarrollado por el autor a partir de las notas de clase empleadas en el curso de pregrado Análisis por Elementos Finitos, ofrecido por el autor en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Tecnológica de Bolívar. El texto ha sido concebido como una guía introductoria para estudiantes de ingeniería y personas en general interesadas en aplicar el método de los elementos finitos en mecánica de sólidos y estructuras. De esta manera se ha dejado de lado la rigurosidad matemática involucrada, para enfocar el material hacia su aplicación práctica en ingeniería. El texto se enfoca en la aplicación del método en el análisis de problemas en elasticidad, a través del desarrollo de una metodología de aplicación del método a problemas particulares, dejando al lector la aplicación de dicha metodología al análisis de problemas de interés e incluso al desarrollo de nuevos elementos. El texto no trabaja con un software comercial específico para modelamiento por elementos finitos, sino más bien incentiva al lector para que sea él quien implemente computacionalmente el método a través de un lenguaje de programación, según sus necesidades específicas. El texto presenta una implementación del método en el lenguaje de programación MATLAB 6.1, el cual es ampliamente utilizado en ciencias e ingeniería a nivel académico e industrial. Esta implementación es presentada en un capítulo especial dedicado enteramente a la implementación del método de este lenguaje.

The study of vibrations of shells is an important aspect in the design of thin-walled structures. In general, analytical solutions for the natural frequencies of shells are not possible, and computational techniques are required. In this paper, modal analysis of shallow shells using a new boundary element method formulation is presented. The proposed formulation is based on a direct time-domain integration using the elastostatic fundamental solutions for both in-plane elasticity and shear-deformable plates. We modeled shallow shells by coupling the boundary element formulation of a shear-deformable plate and the two-dimensional plane stress elasticity. Effects of shear deformation and rotatory inertia were included in the formulation. Domain integrals related to inertial terms were treated by the dual reciprocity boundary element method. Numerical examples are presented to demonstrate the efficiency and accuracy of the proposed formulation. © 2015 Elsevier Inc.

We carry out an experimental characterization via high-speed camera of Chill-Block Melt Spinning process by means of digital optical flow for melt ejection velocity calculation and temperature measurement. © OSA 2016.

El trabajo propone la utilizaci´on de un abordaje probabil´ıstico basado en simulaci´on de Montecarlo para el estudio de resistencia a la falla de placas de materiales compuestos laminados con agujeros. Las placas fueron fabricadas con layers de fibra de vidrio y matriz de poliester. La resistencia a la rotura de las fibras fu´e determinada mediante ensayos de tracci´on y a partir de los ensayos se construy´o una funci´on de distribuci´on de probabilidad tipo Weibull. Igualmente, las propiedades mec´anicas de la matriz fu´e caracterizada mediante ensayos de tracci´on. Igualmente, la resistencia ultima a la tracci´on de matriz fu´e modelada mediante una funci´on de distribuci´on de probabilidad tipo Weibull. Se utilizan modelos micromec´anicos establecidos en la literatura para determinar las propiedades mec´anicas de cada layer. La distribuci´on de esfuerzos alrededor de un agujero en una placa laminada sometida a cargas en su plano fueron determinados mediante la utilizaci´on de modelos anal´ıticos. Son utilizados los criterios de falla reportados en la literatura para evaluar la falla por delaminaci´on, desprendimiento de fibra, rotura de matriz y rotura de fibra. Se desarroll´o un programa en MATLAB(R) para el desarrollo de experimentos num´ericos basados en el m´etodo de Montecarlo. De esta manera se obtuvo la probabilidad de falla de las placas.

“A lo largo de la historia de la humanidad, las diversas culturas han utilizado distintos tipos de embarcaciones para transportarse a través de las aguas. La historia de la navegación es una de las aventuras más importantes y apasionantes que el hombre haya emprendido desde los tiempos más remotos. Por medio de la navegación, primero las balsas, luego a remo, después a vela, el hombre se hizo a la mar en busca de nuevos mundos, descubrir nuevas civilizaciones, rutas comerciales, etc.” (Deportes Extremos, 2007) “La navegación surgió, entre otros motivos, para aprovechar los recursos alimenticios que ofrece la pesca, también con el fin de realizar intercambios.” (Deportes Extremos, 2007) “Antiguamente sólo podía aprovecharse la fuerza del viento sobre las velas si soplaba viento de popa. El desarrollo de las velas cuadradas, junto con la aparición de aparejos más sofisticados, hizo posible que se orientasen las velas, de manera que se pudiese navegar con viento que soplasen con cierto ángulo respecto al rumbo, aunque la forma de los cascos hacia que los barcos tuviesen tendencia a abatir, en vez de moverse hacia delante.” (FONDEAR, Fondear S.L, 2007) “Hasta el final del siglo XIX, los barcos tenían que esperar a que soplase el viento en la dirección adecuada para poder hacerse a la mar, y además era casi imposible mantener el rumbo si el viento no era favorable. En aquella época, la mayoría de cascos estaban construidos para llevar la mayor cantidad posible de carga, y su forma no estaba pensada para evitar la deriva cuando el viento soplaba por los costados del barco.” (FONDEAR, Fondear S.L, 2007).

The complexity involved in the dynamic response of plates brings many challenges from a mathematical standpoint. In this work, the transient dynamic analysis of elastic shallow shells under uniformly distributed pressure loads, using a dual reciprocity boundary element formulation, is presented. A boundary element formulation based on a direct time-domain formulation using elastostatic fundamental solutions was used. Effects of shear deformation and rotatory inertia were included in the formulation. Shallow shells are modeled coupling boundary element formulation of shear deformable plate and two-dimensional plane stress elasticity. Domain integrals related to inertial terms were treated using the Dual Reciprocity Boundary Element Method. Numerical examples are presented to demonstrate the efficiency and accuracy of the proposed formulation. © 2015 Elsevier Ltd.

The present article show the structural analysis realized to metallic silo for storage cement through of the parametric model development in the finite element software ASNYS APDL, the fill and discharge pressures applied on the silo wall is determined with the Eurocode normative EN 1991-4.The model is development with type shell elements allowing that the structure silo fits to the cylindrical and conical geometric of the silo. It explains each of the phases having the development of the model and is made a detailed analysis of the results delivered by the software; different models are evaluated changing the sheet thickness for select the most appropriate. Also the results are analyzed when be changing the tilting the hopper and is reviewed the behavior of the silo when is analyzed with its structure. © The author; licensee Universidad Nacional de Colombia.

La presente investigación se enfoca en el estudio y desarrollo de las diferentes áreas que están involucradas en el cálculo de un silo de cemento para poder estimar los esfuerzos inducidos durante su llenado y vaciado. Inicialmente se estudian las diferentes normativas desarrolladas en años anteriores para el cálculo de presiones de los silos, en esta parte se encuentra los diferentes procedimientos tanto teóricos como experimentarles que se desarrollan para calcular las presiones. Allí también se puede encontrar el análisis de las todas las variables que rigen el comportamiento de los materiales granulados y pulverizados que son almacenados en silos metálicos. Seguidamente se expone una resumen de los diferentes modelos matemáticos desarrollados con fluodinámica computacional (CFD) los cuales son capaces de describir el comportamiento del material pulverizado dentro del silo, para poder determinar las presiones que el material ejerce sobre los silos. Dentro del presente trabajo se estudia brevemente los modelos de elementos finitos tipo cascaras los cuales son los más adecuados para representar a la geometría del silo y de esta manera poder realizar su análisis estructural que permita determinar esfuerzos y deformaciones ocasionadas por las presiones previamente calculadas. Finalmente se determinan los esfuerzos inducidos durante el llenado y vaciado del silo mediante un análisis por elementos finitos con soporte del programa ANSYS-APDL. En esta parte del trabajo es explica cada una de las fases involucradas en el desarrollo del modelo y se hace un análisis detallado de los resultados arrojados por el software, de igual forma se realizan comparaciones de resultados cuando se analizan silos con tolvas de diferente grado de inclinación, se analiza el comportamiento del silo con y sin estructura y se hace un análisis modal para encontrar los modos de vibración del silo con y sin estructura.

In the last two decades, few works have been reported in the literature related to analysis of fluid–structure interaction problems using Boundary Element Method for modeling both structure and fluid. To the author’s knowledge, none of them applied to the dynamic analysis of elastic membranes coupled to acoustic fluids. In this work a full time-direct Boundary Element Formulation for the dynamic analysis of elastic membranes coupled to acoustics fluid is presented. The elastic membranes is modeled using the classical linear elastic pre-stretched membrane theory. The acoustic fluid is modeled using the acoustic-wave equation for homogeneous, isotropic, inviscid and irrotational fluids. Elastostatic fundamental solution is used in the boundary element formulation for the elastic membrane. The boundary element formulation for the acoustic fluid is based on the fundamental solution of three dimensional Poisson equation. Domain integrals related to inertial terms and those related with distributed pressure on membrane, were treated using the Dual Reciprocity Boundary ElementMethod. Fluid–structure coupling equations were established considering the continuity of the normal acceleration of the particles and dynamic pressure at fluid–structure interfaces. The time integration is carried out using the Houbolt method. Results obtained shows the accuracy and efficiency of the proposed boundary element formulation. © The Society for Experimental Mechanics, Inc. 2014.

In this work, the harmonic analysis of shallow shells using the Boundary Element Method, is presented. The proposed boundary element formulation is based on a direct time-domain integration using the elastostatic fundamental solutions for both in-plane elasticity and shear deformable plates. Shallow shell was modeled coupling boundary element formulation of shear deformable plate and two-dimensional plane stress elasticity. Effects of shear deformation and rotatory inertia were included in the formulation. Domain integrals related to inertial terms were treated using the Dual Reciprocity Boundary Element Method. Numerical examples are presented to demonstrate the efficiency and accuracy of the proposed formulation. Copyright © 2014 Tech Science Press

In this work, the modal and harmonic analysis of elastic shallow shells, using a Dual Reciprocity Boundary Element formulation, is presented. A boundary element formulation based on a direct time-domain formulation using the elastostatic fundamental solutions was used. Effects of shear deformation and rotatory inertia were included in the formulation. Shallow shell was modeled coupling boundary element formulation of shear deformable plate and two-dimensional plane stress elasticity. Domain integrals related to inertial terms were treated using the Dual Reciprocity Boundary Element Method. Several examples are presented to demonstrate the efficiency and accuracy of the proposed formulation. © 2014 Elsevier Ltd.

El mundo moderno está viviendo una revolución tecnológica que crece casi exponencialmente, disparando significativamente el consumo de recursos energéticos mundiales. Entre dichos recursos está el energético, según estudios estadísticos anuales realizados por gobiernos o compañías privadas. Esta creciente demanda energética mundial, junto con el inminente agotamiento de las reservas de combustibles fósiles tales como los hidrocarburos o el carbón; además del tema ambiental concerniente al ineficaz aprovechamiento de la energía química contenida en estos, genera conflictos de intereses y una enorme polución la cual es la principal fuente motriz del calentamiento global debido a las emanaciones de gases invernaderos como el CO2. Por otra parte, todos estos problemas económicos, sociales y ambientales y la preocupación que esto puede acarrear, ha generado toda una revolución en cuanto a temas afines a las fuentes alternativas de energía entre las que podemos destacar las actuales torres de energía solar, plantas geotérmicas, convertidores de energía océano-termal “OTEC”, células de hidrogeno por electrolisis de urea y la energía eólica.

En este trabajo se presenta una formulación por elementos de contorno para el análisis de un fluido acústico acoplado a una membrana homogénea. La formulación utilizó elementos constantes cuadriláteros para discretizar la frontera del fluido y elementos constantes para la membrana. Los nodos de la interfaz del fluido se utilizaron como puntos de colocación interiores para la membrana. La solución fundamental elasto-estatica fue empleada para resolver el problema dinámico. Las integrales de dominio relacionadas con los términos inerciales y cargas distribuidas en el dominio, son llevadas al contorno utilizando el método de reciprocidad dual en conjunto con la función de base radial 1 +r. Para la integración en el tiempo de problemas transientes se usó el método de Houbolt. Fueron analizados varios problemas bajo cargas de presión de impacto y armónicas de baja frecuencia. Los resultados fueron analizados en general teniendo en cuenta la naturaleza de las soluciones de problemas desacoplados resueltos con elementos finitos, aunque uno de los problemas pudo ser comparado con dos modelos acoplados usando el método de diferencias finitas (FDM).

En la actualidad son muchos los problemas que afectan a las compañías o empresas de Colombia y el mundo cuando nos referimos a las fallas de los materiales. Este proyecto se enfoca en uno de ellos, la problemática que se presenta en las fallas en compuestos laminados, para ser más exactos, nuestra investigación se basa en crear una herramienta para calcular los criterios de falla y los esfuerzos en los agujeros en materiales compuestos laminados con agujeros circulares, por medio de la utilización de un software computacional. Esta problemática ha desarrollado una gran cantidad de teorías planteadas para encontrar un verdadero criterio de evaluación que permita evitar fallas en los materiales compuestos, pero específicamente aun no se encontrado una aplicación que permita dar realmente solución inmediata a este problema. Sabemos de antemano, la importancia de los materiales compuestos laminados en las industrias como la naval, aérea, entre otras, es por esto que me veo en la labor de proponer la utilización del software MATLAB®, que es un programa bastante avanzado para nuestra investigación. Además este programa, es óptimo, ya que nos permite diseñar, analizar y graficar. Con esta aplicación computacional obtendremos una perspectiva y adecuada observación de placas sometidas a tracción, sin ninguna duda, esta serie de procedimiento son de completo cuidado para obtener un resultado satisfactorio, es por esto que es necesario la aplicación de este software para generar optimas soluciones a los problemas y a su vez minimice los costos para obtener excelentes y gratos beneficios. Finalmente, se buscará una aplicación del software MATLAB® que nos brindará las garantías necesarias para cumplir, de manera satisfactoria, con cada uno de los objetivos de nuestro trabajo de investigación, enfocándonos primordialmente en desarrollar una herramienta para calcular los esfuerzos en agujeros circulares y los criterios de falla en laminas de fibra.

Las múltiples aplicaciones que tienen los materiales, han llevado al hombre a innovar constantemente y obtener de éstos nuevas propiedades y usos, aplicaciones en las cuales se requiere bajo peso del material y una resistencia igual o mayor, como en el área aeroespacial o en el automovilismo; pero a medida que los materiales cambian en sus propiedades y su forma en la micro estructura (granos), van apareciendo nuevas formas de comportamiento con respecto a los eventos o efectos que suceden en su alrededor y en su interior, factores como las altas o bajas temperaturas, corrosión, fatiga, desgaste, abrasión, concentración de esfuerzos en porosidades, (o combinación de éstos) y otros, provocan la aparición de grietas que lenta o rápidamente se pueden propagar por la estructura del material y terminar en una fractura con esfuerzos menores a los de diseño.

In this work, the modal and harmonic analysis of orthotropic shear deformable cracked plates using a direct time-domain Boundary Element Method formulation based on the elastostatic fundamental solution of the problem is presented. The Radial Integration Method was used for the treatment of domain integrals involving distributed domain applied loads and those related with inertial mass forces. Numerical examples are presented to demonstrate the efficiency and accuracy of the proposed formulation. © 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Esta tesis fue creada para analizar estructuras tridimensionales a base de nodos y elementos lineales de sección constante, considerando que su deformación es directamente proporcional a las cargas aplicadas y que cumple con todas las leyes fundamentales de compatibilidad, continuidad, elasticidad y superposición en cada componente integrada. En éste proyecto se pretende mostrar una herramienta para el área de la ingeniería civil, programada especialmente para la verificación, evaluación y visualización inmediata del comportamiento de estructuras, de acuerdo a las configuraciones, condiciones y solicitaciones que esté sometida cada parte.

En las últimas décadas se ha venido trabajado con los materiales compuestos, ya que estos permiten alcanzar mayores y mejores características que las de sus componentes individuales, pero no existe un profundo y amplio conocimiento acerca de ellos. Además a nivel mundial se ha pretendido crear una teoría unificada acerca de ellos, tal como la teoría de Von Mises para los metales, pero tristemente esto no ha sido posible. Debido a lo anterior, este trabajo pretende hacer una caracterización de la resistencia mecánica de los materiales compuestos, específicamente de placas laminadas de fibra de vidrio y matriz epoxi. Verificar si luego de ser sometidas a impactos de baja velocidad, los cuales se pueden presentar al momento de la fabricación, existe una variación en dicha resistencia, y si la hay cuanto es su valor antes y después del impacto. Lo anterior se realizara experimentalmente.

El Método de los Elementos de Contorno (BEM) es una de las herramientas más recientes desarrolladas en ingeniería mecánica para el análisis de sistemas mecánicos cuyos comportamientos estén dominados por una ecuación diferencial, la cual tiene validez dentro un dominio definido. Para facilitar la solución de la ecuación diferencial, se propone discretizar el dominio en pequeñas regiones sobre las cuales se aplica dicha ecuación. Sin embargo, la discretización es uno de los problemas más importantes en el proceso de solución, puesto que pueden ser necesarias muchas regiones para alcanzar una solución precisa [3]. Este método se hace más atractivo en ciertos casos que el Método de los Elementos Finitos (FEM), pues la discretización ya no es sobre todo el dominio, sino sólo en el borde o límite del dominio, lo cual reduce el número de ecuaciones generadas para la solución del problema

El propósito de este proyecto es el evaluar cualitativamente el daño generado por cargas de impacto en compuestos de fibra de vidrio y matriz epoxi utilizando técnicas experimentales. Experimentalmente se busca reproducir mediante ensayos controlados el daño generado por la colisión de objetos a baja velocidad, estudiando la magnitud y distribución de la carga de impacto en el tiempo para caracterizar el tipo de daño generado. Los materiales compuestos se obtienen al unir dos materiales para conseguir una combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales. Estos están formados por una fase continua llamada matriz, donde esta puede ser metálica, cerámica u orgánica, así como una de refuerzo dispersa en la matriz y que puede ser en forma de fibra o partícula [1]. En general se puede considerar como un compuesto laminado de varias fases cualquier material multifásico, que presenta una proporción significativa de las propiedades que lo constituyen, lo que da como resultado un mejor rendimiento del material [2]. Estos materiales que forman el compuesto pueden ser clasificados como un aglutinante (matriz o fase continua) y el refuerzo (fibra o fase dispersa). Cuando las fibras están incrustadas en la matriz en una sola capa,formando una lámina, las multicapas son utilizadas, contando de esta manera con varias capas apiladas y unidas a las fibras en distintas orientaciones, para que constituyan un laminado compuesto.

En este trabajo se presenta la formulación por elementos de contorno para el análisis dinámico de placas gruesas laminadas. Como ecuación de gobierno se utilizó la teoría de primer orden para laminados, esta formulación considera la presencia de esfuerzos cortantes en los planos normales a la super cie de la placa. La solución fundamental elastica-estatica es utilizada para la solución del problema dinámico. Las integrales que involucran términos inerciales y cargas distribuidas en el dominio, son llevadas al contorno utilizando el método de integración radial. En este método las cargas en el dominio son aproximadas con la suma de los productos entre funciones de base radial y coe cientes desconocidos. Para la discretización del contorno se utilizaron elementos cuadráticos discontinuos. Varios problemas estáticos y dinámicos del tipo transientes, armónicos y modales fueron analizados. Los resultados obtenidos fueron comparados con soluciones numéricas obtenidas con paquetes comerciales de elementos nitos y con soluciones analíticas reportadas en la literatura especializada.

Se presenta la aplicación de las ideas del diseño estructural óptimo al caso de un panel naval reforzado. En este sentido, se busca encontrar la topología del panel reforzado que produzca el diseño de peso mínimo y que al mismo tiempo satisface las restricciones de seguridad y funcionalidad impuestas. Para tal fin, algoritmos de búsqueda basados en las técnicas del Enjambre de Partículas y la Evolución Diferencial son utilizados, valiéndose de un modelo de elementos finitos para el análisis estructural. Resultados de la búsqueda, discusiones y conclusiones al respecto son presentados.

actualidad la mecánica de fractura se utiliza ampliamente en los distintos sectores industriales que trabajan con materiales frágiles de alta resistencia como lo son el acero, el hormigón y las aleaciones industriales. Estas investigaciones se vienen enfocando en la determinación de la vida remanente de elementos mecánicos y estructurales agrietados, así como la implementación de simuladores para determinar las causas de las grietas de elementos sometidos a causas externas. Se define elemento estructural a un elemento que transmite esfuerzos mecánicos o retenga fluidos a presión como función principal. Se define falla a cualquier situación que provoque que un elemento o componente deje de cumplir su función. Se conoce como modo de falla al fenómeno o mecanismo responsable del evento o condición de falla.

“Cuan Inadecuado es llamar al planeta Tierra cuando en realidad es Océano”.1 La industria naval es un campo bastante amplio el cual ha generado gran actividad comercial y tecnológica a lo largo de los años, es así como se han creado procedimientos, normas, utilización de nuevos y mejores materiales, etc, para lograr unificar criterios al momento de diseñar, transformar y poner en funcionamiento una embarcación. Pero muchas veces los controles son pobres al momento de verificar el correcto funcionamiento tanto estructural como de navegación de una embarcación, dando la oportunidad que personas y/o empresas que no tienen los conocimientos ni la experiencia en el área náutica, procedan a diseñar, transformar, reparar, entre otros aspectos, embarcaciones que podrían poner en riesgo la vida de las personas que las utilicen. En este trabajo se describen las principales normas y procedimientos para lograr diseñar cascos de botes de planeo fabricados en poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) y las bases para la realización de procesos de optimización en la parte estructural de los mismos, para ello la investigación se baso en ubicar la teoría de los temas descritos a continuación: Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio (PRFV), diseño de botes de planeo, técnicas de optimización y método de elementos finitos (MEF). Por ultimo se presentara un análisis estructural de una sección del casco, con el objetivo de explicar en detalle un proceso de optimización.

The work presents the mechanical and micro-structural characterization of the grade A ASTM A 131 steel laminate that form naval panels (reinforced laminate with defined ratios aspect l/b), attained by means of destructive testing, to establish the mechanical response of naval structures submitted to those types of charges. Measurements of micro-hardness, grain size and tension tests of specimens of the material were carried out before and after the impact. The material hit was selected from structural panels submitted to controlled explosions generated nearby with 25g charges of pentolite, placed at predetermined distances. For the characterization, panels with the presence of fissures were rejected. Important variations in micro-hardness and mechanical characteristics appeared; nevertheless, significant micro-structural changes were not observed in grain size., El trabajo presenta la caracterización mecánica y microestructural de láminas de acero ASTM A 131 grado A que conforman paneles navales (láminas reforzadas con relaciones de aspecto l/b definidas), realizada mediante ensayos destructivos, para establecer la respuesta mecánica de estructuras navales sometidas a ese tipo de cargas. Se hicieron mediciones de microdureza, tamaño de grano y ensayos de tensión a especímenes del material antes y después del impacto. El material impactado fue seleccionado de paneles estructurales sometidos a explosiones controladas cercanas generadas con cargas de 250 g de pentolita, dispuestas a distancias predeterminadas. Para la caracterización se rechazaron paneles con la presencia de fisuras. Se presentaron variaciones importantes en microdureza y características mecánicas, sin embargo, no se observaron cambios microestructurales en tamaño de grano que fueran significativos.