Improving FEM crash simulation accuracy through local thickness estimation based on CAD data

In this paper, we present a method for estimating local thickness distribution in nite element models, applied to injection molded and cast engineering parts. This method features considerable improved performance compared to two previously proposed approaches, and has been validated against thickness measured by di erent human operators. We also demonstrate that the use of this method for assigning a distribution of local thickness in FEM crash simulations results in a much more accurate prediction of the real part performance, thus increasing the bene ts of computer simulations in engineering design by enabling zero-prototyping and thus reducing product development costs. The simulation results have been compared to experimental tests, evidencing the advantage of the proposed method. Thus, the proposed approach to consider local thickness distribution in FEM crash simulations has high potential on the product development process of complex and highly demanding injection molded and casted parts and is currently being used by Ford Motor Company.

Improving the environmental performance of bedding products by using life cycle assessment at the design stage

Improvement of the environmental performance of processes and products is a common objective in industry, and has been receiving increased attention in recent years. The main objective of this work is to evaluate the potential environmental impact of two bedding products, a polyurethane foam mattress (PFM) and a pocket spring mattress (PSM). These two types are the most common mattresses used in Europe. A Life Cycle Assessment (LCA) shows that the PFM has a higher environmental impact than the PSM. For both products the main cause of environmental impact is the manufacturing process, respectively the polyurethane foam block moulding process for the PFM, and the pocket spring nucleus process for the PSM. A scenario analysis shows the possibility of reducing the environmental impact of the products’ life cycle using an alternative End-of-Life scenario, resorting to incineration rather than landfill. Two strategies were also studied in order to reduce the environmental impact of the PFM: (1) reutilization of foam that was sent to the waste system management, and (2) a 20% weight reduction of the polyurethane foam. The second strategy has proven to be the most effective.

Molecular dynamics computer simulation of scratch resistance testing of polymers: visualization

Experimental scratch resistance testing provides two numbers: the penetration depth Rp and the healing depth Rh. In molecular dynamics computer simulations, we create a material consisting of N statistical chain segments by polymerization; a reinforcing phase can be included. Then we simulate the movement of an indenter and response of the segments during X time steps. Each segment at each time step has three Cartesian coordinates of position and three of momentum. We describe methods of visualization of results based on a record of 6NX coordinates. We obtain a continuous dependence on time t of positions of each of the segments on the path of the indenter. Scratch resistance at a given location can be connected to spatial structures of individual polymeric chains.

Towards the design of efficient nonbeacon-enabled ZigBee networks

This paper presents experimental results of the communication performance evaluation of a prototype ZigBee-based patient monitoring system commissioned in an in-patient floor of a Portuguese hospital (HPG – Hospital Privado de Guimar~aes). Besides, it revisits relevant problems that affect the performance of nonbeacon-enabled ZigBee networks. Initially, the presence of hidden-nodes and the impact of sensor node mobility are discussed. It was observed, for instance, that the message delivery ratio in a star network consisting of six wireless electrocardiogram sensor devices may decrease from 100% when no hidden-nodes are present to 83.96% when half of the sensor devices are unable to detect the transmissions made by the other half. An additional aspect which affects the communication reliability is a deadlock condition that can occur if routers are unable to process incoming packets during the backoff part of the CSMA-CA mechanism. A simple approach to increase the message delivery ratio in this case is proposed and its effectiveness is verified. The discussion and results presented in this paper aim to contribute to the design of efficient networks,and are valid to other scenarios and environments rather than hospitals.

Mechanical Behavior of the Lamellar Structure in Semi-Crystalline Polymers

We have employed molecular dynamics simulations to study the behavior of virtual polymeric materials under an applied uniaxial tensile load. Through computer simulations, one can obtain experimentally inaccessible information about phenomena taking place at the molecular and microscopic levels. Not only can the global material response be monitored and characterized along time, but the response of macromolecular chains can be followed independently if desired. The computer-generated materials were created by emulating the step-wise polymerization, resulting in self-avoiding chains in 3D with controlled degree of orientation along a certain axis. These materials represent a simplified model of the lamellar structure of semi-crystalline polymers,being comprised of an amorphous region surrounded by two crystalline lamellar regions. For the simulations, a series of materials were created, varying i) the lamella thickness, ii) the amorphous region thickness, iii) the preferential chain orientation, and iv) the degree of packing of the amorphous region. Simulation results indicate that the lamella thickness has the strongest influence on the mechanical properties of the lamella-amorphous structure, which is in agreement with experimental data. The other morphological parameters also affect the mechanical response, but to a smaller degree. This research follows previous simulation work on the crack formation and propagation phenomena, deformation mechanisms at the nanoscale, and the influence of the loading conditions on the material response. Computer simulations can improve the fundamental understanding about the phenomena responsible for the behavior of polymeric materials, and will eventually lead to the design of knowledge-based materials with improved properties.

Coupling Mechanical and Electrical Behavior in the Multi-scale Simulation of Polymer-based CNT Nanocomposites

A numeric model has been proposed to investigate the mechanical and electrical properties of a polymeric/carbon nanotube (CNT) composite material subjected to a deformation force. The reinforcing phase affects the behavior of the polymeric matrix and depends on the nanofiber aspect ratio and preferential orientation. The simulations show that the mechanical behavior of a computer generated material (CGM) depends on fiber length and initial orientation in the polymeric matrix. It is also shown how the conductivity of the polymer/CNT composite can be calculated for each time step of applied stress, effectively providing the ability to simulate and predict strain-dependent electrical behavior of CNT nanocomposites.

Design de estratégias de registos documentais participativos: Ações a implementar no Centro Histórico do Porto

Nesta comunicação apresentamos as metodologias utilizadas no trabalho de documentação participativa que está a ser desenvolvido no programa Manobras no Porto, no âmbito do projeto de investigação “The Museum of All: Práticas de Comunicação Institucional num Mundo de Redes Participativas”. Numa altura em que nos deparamos com grandes transformações económicas, sociais e culturais nas nossas sociedades, acreditamos que o trabalho de construção de um arquivo documental sobre os aspectos que caracterizam uma determinada cultura local, visando proteger o seu património imaterial, tornar-se-á tão profícuo, quanto maior for o envolvimento dos próprios membros dessa cultura, no processo. No caso de estudo que aqui apresentamos, pretendemos compreender de que modo é que a documentação audiovisual participativa poderá vir a contribuir para o reforço da capacidade coletiva e envolvimento dos cidadãos locais no processo de revitalização social, económica e cultural do Centro Histórico do Porto. Depois de uma primeira fase de trabalho de campo de auscultação, levada a cabo através de um processo de observação participante, iremos implementar novas estratégias de recolha e criação coletiva com o objetivo de proporcionar um processo de documentação mais envolvente e participativo.

Design de Ações Culturais Participativas: um Caso de Estudo no Centro Histórico da Cidade do Porto

In this paper we present the methodologies and preliminary conclusions of the first phase of the work of construction of audiovisual narratives related to the project “Manobras no Porto”, which will serve as a case study for the main research project entitled: “The Museum of All: Institutional Communication Practices in a Participatory Networked World”. The main objective of this research project is to understand how the use of collective and participatory creation of identities and narratives can contribute to get audiences engaged with cultural institutions and events. We intend to identify the effects and measure the dynamics of participation of audiences in the construction of audiovisual objects, and understand how these may influence the reconfiguration of the missions of the institutions and cultural projects, in the development of societies.

Ensinar desenho: uma experiência pedagógica interdisciplinar num Curso de Design Gráfico

A função do desenho na metodologia projectual do designer tem merecido o interesse de vários autores. Nessas abordagens está presente a afirmação de que o desenho é essencial no processo de investigação do design para o registo de diversas variantes e de várias soluções ao longo da metodologia projectual (Cross, 2007). As profundas alterações da natureza do Design provocadas pelo contexto histórico actual (Norman, 2011), justificam a pertinência de uma reflexão alargada em torno do papel do desenho nos cursos de design, adaptado a esta nova realidade. Este é um desafio colocado hoje às instituições de ensino e seus intervenientes, na organização de estruturas curriculares e métodos pedagógicos. Conceitos como colaboração ou design multidisciplinar, entre outros, têm sido debatidos como estratégias para o ensino do design (Heller and Talarico, 2011, pp. 82-85). Neste contexto, e enquanto docentes nas áreas do Desenho e do Design, importa-nos abordar as seguintes questões:  de que forma é possível enquadrar métodos do desenho ao ensino do design actual?  de que forma poderá o Desenho ser pensado enquanto prática interdisciplinar?  que contributos podem essas práticas trazer para o processo de ensino/aprendizagem? Com base nestas preocupações, desenvolveu-se um projecto interdisciplinar entre as unidades curriculares de Desenho e de Estética e Teoria do Design no Curso de Design Gráfico na Instituição onde leccionamos. Neste artigo apresentaremos os objectivos e o processo desenvolvido, assim como a análise e conclusões desta experiência pedagógica.

Reflexão sobre uma experiência pedagógica interdisciplinar no ensino do desenho num Curso de Design Gráfico

A função do desenho na metodologia projectual do designer tem merecido o interesse de vários autores. Nessas abordagens está presente a afirmação de que o desenho é essencial no processo de investigação do design para o registo de diversas variantes e de várias soluções ao longo da metodologia projectual (Cross, 2007). As profundas alterações da natureza do Design provocadas pelo contexto histórico actual (Norman, 2011), justificam a pertinência de uma reflexão alargada em torno do papel do desenho nos cursos de design, adaptado a esta nova realidade. Este é um desafio colocado hoje às instituições de ensino e seus intervenientes, na organização de estruturas curriculares e métodos pedagógicos. Conceitos como colaboração ou design multidisciplinar, entre outros, têm sido debatidos como estratégias para o ensino do design (Heller and Talarico, 2011, pp. 82-85). Neste contexto, e enquanto docentes nas áreas do Desenho e do Design, importa-nos abordar as seguintes questões:  de que forma é possível enquadrar métodos do desenho ao ensino do design actual?  de que forma poderá o Desenho ser pensado enquanto prática interdisciplinar?  que contributos podem essas práticas trazer para o processo de ensino/aprendizagem? Com base nestas preocupações, desenvolveu-se um projecto interdisciplinar entre as unidades curriculares de Desenho e de Estética e Teoria do Design no Curso de Design Gráfico, na Instituição onde leccionamos. Neste artigo apresentaremos os objectivos e o processo desenvolvido, assim como a análise e conclusões desta experiência pedagógica.

Contribution towards a reflection about methodological strategies in design education and the function of drawing in design

This work presents a reflection on Design education and specifically on the role of Drawing in this area. As a subject, Design has expanded its field of action expanding into new areas such as Experience Design or Service Design. It became necessary for the designer to have more than an education based on technological knowledge or know-how. Many authors like Meredith Davis, Don Norman or Jamie Hobson point out the urgency to review the curricula of Design courses because nowadays “… design is more than appearance, design is about interaction, about strategy and about services. Designers change social behavior” (Norman 2011). When shifting from a product-centered design to a person-centered design (in a structure, a service or in a relationship) what should the function of drawing in a design course be? What should its curriculum be? Our work methodology will be to confront today’s perspectives on design theory and practice in an attempt to add to the discussion on the methodological strategies in design teaching in the contemporary context.

Contributo para uma reflexão sobre estratégias metodológicas no ensino do Design e a função do Desenho em Design

Neste trabalho apresentaremos uma reflexão sobre o ensino do Design e, especificamente, sobre a função do Desenho nessa área disciplinar. O Design, enquanto disciplina, alargou a sua área de actuação diversificando-se em novos campos como o Design de Experiência ou o Design de Serviço, não bastando ao designer uma formação ligada ao conhecimento tecnológico, ou ao “saber-fazer”. Diversos autores, como Meredith Davis, Don Norman ou Jamie Hobson, alertam para a urgência de uma reflexão aprofundada sobre as estruturas curriculares dos cursos de Design, já que na actualidade “(…) design is more than appearance, design is about interaction, about strategy and about services. Designers change social behavior” (Norman, 2011). Na passagem de um design centrado na forma, para um design centrado na pessoa (numa estrutura, num serviço, ou numa relação) qual deverá ser a função do desenho num curso de design? Qual deverá ser a sua estrutura programática? Como metodologia de trabalho iremos confrontar perspectivas actuais da teoria e da prática do design que equacionam esta problemática procurando, deste modo, contribuir para a reflexão de estratégias metodológicas no ensino do design no contexto contemporâneo.

Contribution towards a reflection about methodological strategies in Design Education and the function of Drawing in Design

This work presents a reflection on Design education and specifically on the role of Drawing in this area. As a subject, Design has expanded its field of action expanding into new areas such as Experience Design or Service Design. It became necessary for the designer to have more than an education based on technological knowledge or know-how. Many authors like Meredith Davis, Don Norman or Jamie Hobson point out the urgency to review the curricula of Design courses because nowadays “ … design is more than appearance, design is about interaction, about strategy and about services. Designers change social behavior” (Norman, 2011) When shifting from a product-centered design to a person-centered design (in a structure, a service or in a relationship) what should the function of drawing in a design course be? What should its curriculum be? Our work methodology will be to confront today’s perspectives on design theory and practice in an attempt to add to the discussion on the methodological strategies in design teaching in the contemporary context.

Reflexão sobre estratégias metodológicas no ensino do design e a função do desenho em design

Neste trabalho apresentaremos uma reflexão sobre o ensino do Design e, especificamente, sobre a função do Desenho nessa área disciplinar. O Design, enquanto disciplina, alargou a sua área de actuação diversificando-se em novos campos como o Design de Experiência ou o Design de Serviço, não bastando ao designer uma formação ligada ao conhecimento tecnológico, ou ao “saber-fazer”. Diversos autores, como Meredith Davis, Don Norman ou Jamie Hobson, alertam para a urgência de uma reflexão aprofundada sobre as estruturas curriculares dos cursos de Design, já que na actualidade “(…) design is more than appearance, design is about interaction, about strategy and about services. Designers change social behavior” (Norman, 2011). Na passagem de um design centrado na forma, para um design centrado na pessoa (numa estrutura, num serviço, ou numa relação) qual deverá ser a função do desenho num curso de design? Qual deverá ser a sua estrutura programática? Como metodologia de trabalho iremos confrontar perspectivas actuais da teoria e da prática do design que equacionam esta problemática procurando, deste modo, contribuir para a reflexão de estratégias metodológicas no ensino do design no contexto contemporâneo.

Reflexão sobre Estratégias Metodológicas no Ensino do Design e a Função do Desenho em Design

Somos habitantes de um mundo que sofre constantes transformações estruturais em qualquer área. As tecnologias, a globalização e a política dos mercados, deslocam tudo e todos da sua zona de conforto, exigindo constantes adaptações a novos vocabulários e hábitos para os quais não temos antecedentes. Novas competências devem ser adquiridas face às novas exigências, e no ensino, base de uma preparação (pessoal e profissional), impõe-se uma constante revisão de estratégias metodológicas de aquisição e partilha de conhecimento. Neste trabalho apresentaremos uma reflexão sobre o ensino do Design e, especificamente, sobre a função do Desenho nessa área disciplinar. O Design, enquanto disciplina, alargou a sua área de actuação diversificando-se em novos campos como o Design de Experiência ou o Design de Serviço, não bastando ao designer uma formação ligada ao conhecimento tecnológico, ou ao “saber-fazer”. Diversos autores, como Meredith Davis, Don Norman ou Jamie Hobson, alertam para a urgência de uma reflexão aprofundada sobre as estruturas curriculares dos cursos de Design, já que na actualidade “(…) design is more than appearance, design is about interaction, about strategy and about services. Designers change social behavior.” Na passagem de um design centrado na forma, para um design centrado na pessoa (numa estrutura, num serviço, ou numa relação) qual deverá ser a função do desenho num curso de design? Qual deverá ser a sua estrutura programática? Como metodologia de trabalho iremos confrontar perspectivas actuais da teoria e da prática do design que equacionam esta problemática procurando, deste modo, contribuir para a reflexão de estratégias metodológicas no ensino do design no contexto contemporâneo.