Numerical evaluation of three-dimensional scarf repairs in carbon-epoxy structures

The widespread employment of carbon-epoxy laminates in high responsibility and severely loaded applications introduces an issue regarding their handling after damage. Repair of these structures should be evaluated, instead of their disposal, for cost saving and ecological purposes. Under this perspective, the availability of efficient repair methods is essential to restore the strength of the structure. The development and validation of accurate predictive tools for the repairs behaviour are also extremely important, allowing the reduction of costs and time associated to extensive test programmes. Comparing with strap repairs, scarf repairs have the advantages of a higher efficiency and the absence of aerodynamic disturbance. This work reports on a numerical study of the tensile behaviour of three-dimensional scarf repairs in carbon-epoxy structures, using a ductile adhesive (Araldite® 2015). The finite elements analysis was performed in ABAQUS® and Cohesive Zone Modelling was used for the simulation of damage onset and growth in the adhesive layer. Trapezoidal cohesive laws in each pure mode were used to account for the ductility of the specific adhesive mentioned. A parametric study was performed on the repair width and scarf angle. The use of over-laminating plies covering the repaired region at the outer or both repair surfaces was also tested as an attempt to increase the repairs efficiency. The obtained results allowed the proposal of design principles for repairing composite structures.

Low-loss austempered ductile iron gears: experimental evaluation comparing materials and lubricants

An experimental study to evaluate the power dissipation of gears was performed. Three low-loss gear models were manufactured using standard 20° pressure angle tools. Austempered ductile iron (ADI) and 20MnCr5 carburized steel gears were tested in an FZG gear test machine using mineral, ester and polyalphaolephine (PAO)-based oils. The results compare power dissipation, the influence of different tooth flank geometries, materials and lubricants. This work concludes that conventional power-transmission gears can be replaced by these improved and more efficient low–loss models, which can be produced using common tools and that steel gears can be successfully replaced by austempered ductile iron gears.

Low torque loss gears: austempered ductile iron versus carburized steel

Low-loss power transmission gears operate at lower temperature than conventional ones because their teeth geometry is optimized to reduce friction. The main objective of this work is to compare the operating stabilization temperature and efficiency of low-loss austempered ductile iron (ADI) and carburized steel gears. Three different low-loss tooth geometries were adopted (types 311, 411 and 611, all produced using standard 20° pressure angle tools) and corresponding steel and ADI gears were tested in a FZG machine. The results obtained showed that low-loss geometries had a significant influence on power loss, gears 611 generating lower power loss than gears 311. At low speeds (500 and 1000 rpm) and high torque ADI gears generated lower power loss than steel gears. However, at high speed and high torque (high input power and high stabilization temperature) steel gears had better efficiency.

Reconfigurable weblabs based on the IEEE1451 Std

Technology plays a double role in Education: it can act as a facilitator in the teaching/learning process and it can be the very subject of that process in Science & Engineering courses. This is especially true when students perform laboratory activities where they interact with equipment and objects under experimentation. In this context, technology can also play a facilitator role if it allows students to perform experiments in a remote fashion, through the Internet, in a so-called weblab or remote laboratory. No doubt, the Internet has been revolutionizing the educational process in many aspects, and it can be stated that remote laboratories are just an angle of that on-going revolution. As any other educational tool or resource, the i) pedagogical approach and the ii) technology used in the development of a remote laboratory can dictate its general success or its ephemeral existence. By pedagogical approach we consider the way remote experiments address the process by which students acquire experimental skills and link experimental results to theoretical concepts. In respect to technology, we discuss different specification and implementation alternatives, to show the case where the adoption of a family of standards would positively contribute to a larger acceptance and utilization of remote laboratories, and also to a wider collaboration in their development.

Application of fractional algorithms in the control of a robotic bird

In this paper, it is studied the dynamics of the robotic bird in terms of time response and robustness. It is analyzed the wing angle of attack and the velocity of the bird, the tail influence, the gliding flight and the flapping flight. The results are positive for the construction of flying robots. The development of computational simulation based on the dynamic of the robotic bird should allow testing strategies and different algorithms of control such as integer and fractional controllers.

An evolutionary approach for the motion planning of redundant and hyper-redundant manipulators

The trajectory planning of redundant robots is an important area of research and efficient optimization algorithms are needed. The pseudoinverse control is not repeatable, causing drift in joint space which is undesirable for physical control. This paper presents a new technique that combines the closed-loop pseudoinverse method with genetic algorithms, leading to an optimization criterion for repeatable control of redundant manipulators, and avoiding the joint angle drift problem. Computer simulations performed based on redundant and hyper-redundant planar manipulators show that, when the end-effector traces a closed path in the workspace, the robot returns to its initial configuration. The solution is repeatable for a workspace with and without obstacles in the sense that, after executing several cycles, the initial and final states of the manipulator are very close.

Aparato para experimentação remota do lançamento de projéteis

Num sistema de ensino cada vez mais exigente, a experimentação assume um papel fundamental na aquisição e validação do conhecimento. No ensino da Física, a necessidade de compreender a influência do meio num dado conceito teórico leva a que a experimentação tenha um carácter obrigatório. Neste contexto, surgem três cenários capazes de suportar a aprendizagem dos conceitos teóricos adquiridos. A simulação que faz uso da velocidade e capacidades de cálculo do computador para obter o resultado de uma experiência, a experimentação tradicional em laboratório, na qual o aluno executa, presencialmente, a sua experiência e por último a experimentação remota, que permite a execução de uma experiência real sem a presença física do aluno. Esta dissertação apresenta o projeto de um aparato para experimentação remota do “Lançamento de projéteis”. De forma a providenciar um meio de ensino de Física mais flexível, o aparato desenvolvido permite, aos alunos, a determinação da aceleração da gravidade e o estudo da dependência do movimento de um projétil num conjunto de parâmetros. Este aparato, operado remotamente, é acedido via web, onde primeiramente é reservado um intervalo de tempo. O conjunto de parâmetros (“Bola”, “Altura de lançamento” e “Ângulo de lançamento”) da máquina permite suportar vários cenários de ensino da Física, com diferentes complexidades.

Migracion, prácticas artísticas y artivismos

Una de las potencialidades del arte es devenir una herramienta para enfocar determinados conflictos desde nuevos ángulos y articular preguntas que impacten en la comunidad. Aquí el arte se funde con la filosofía, la sociología, la antropología, con el activismo, y con la propia vida. A partir de tales parámetros, se esbozarán diversas propuestas artísticas que ilustran cómo distintos creadores abordan –desde distintos ángulos– el fenómeno de la migración Dentro de la amplia miríada de perspectivas desde las que se puede tratar la migración es interesante resaltar el trabajo de varios artistas que se transforman en altavoces de las experiencias de otras personas, tal y como ejemplifican los proyectos de Pep Dardanyà, Marisa González, He Chengyue y Josep María Martín. Desde un ángulo radicalmente distinto, Santiago Sierra y el colectivo Yes lab reproducen y llevan al límite las mismas dinámicas de explotación que critican, y para finalizar, bajo el prisma de la experiencia vivida, la artista Fiona Tan explora su propio proceso migratorio e investiga la construcción de la identidad.

Controlo postural em adolescentes com défice cognitivo

Introdução: O controlo postural é base do movimento humano, e pode ser estudado através das tarefas como o levantar e o alcance. Nestas, observam-se frequentemente alterações neuromotoras em indivíduos com défice cognitivo. Objetivo: descrever as alterações na relação entre os segmentos corporais na sequência de movimento levantar-para-alcançar, em adolescentes com défice cognitivo, face à aplicação de um programa de intervenção em fisioterapia baseado no Conceito de Bobath/ Tratamento do Neurodesenvolvimento (TND). Métodos: antes e após a intervenção em fisioterapia, filmou-se as vistas lateral e posterior da sequência de movimento de levantar-para-alcançar, a qual foi posteriormente dividida em 5 fases, para a análise observacional e quantitativa. A análise quantitativa foi realizada através da distância entre tragus-acrómio, crista ilíaca-acrómio, espinha ilíaca postero-superior homolateral-T1, ângulos inferiores da omoplata e ângulo inferior da omoplata homolateral-T1, recorrendo-se ao software de Avaliação Postural - SAPo. Face à avaliação inicial e evolução dos participantes foram estabelecidos planos de intervenção, tendo em conta aspectos como o contexto, a tarefa e a motivação. Resultados: no geral, foram detetadas alterações na relação entre os segmentos corporais na análise observacional e quantitativa, após a intervenção. Conclusão: As alterações na relação entre os segmentos corporais poderão indicar uma possível reorganização motora.

Efeitos Imediatos da Mobilização com Movimento na Rotação Medial da Gleno-umeral em Jogadores de Andebol

Introdução: No andebol, o ombro é elevado numa amplitude superior a 90º e move-se com elevada velocidade de execução o que pode originar deslocação anterior da cabeça do úmero e diminuição da rotação medial. A técnica MWM pode ser uma mais valia na correção da falha posicional e recuperação da amplitude de movimento de rotação medial da articulação gleno-umeral. Objetivo: Este estudo teve como objetivo verificar os efeitos imediatos da técnica de MWM na amplitude de movimento de rotação medial da articulação gleno-umeral em jogadores de andebol. Métodos: O presente estudo, duplamente cego, é do tipo experimental. Foram incluídos no estudo 30 indivíduos do sexo masculino, jogadores de andebol, distribuídos, aleatoriamente, em dois grupos de 15, experimental e controlo. Em ambos os grupos foi avaliada a amplitude de movimento da rotação medial da gleno-umeral, em dois momentos, pré e pós intervenção. O grupo experimental foi submetido à técnica de MWM no movimento de rotação medial da gleno-umeral no membro dominante. Ao grupo de controlo, foi solicitada a realização do movimento ativo de rotação medial no membro dominante, o fisioterapeuta manteve os mesmos contactos manuais mas não aplicou pressão na cabeça do úmero. Para a comparação entre os grupos experimental e controlo recorreu-se ao teste de Mann-Whitney e para analisar diferenças entre os dois momentos, para cada grupo, foi utilizado o teste de Wilcoxon. Resultados: Foram encontradas diferenças significativas no grupo experimental e controlo, contudo essa diferença foi superior no grupo experimental. Após a intervenção, o grupo experimental apresentou amplitudes de rotação medial da gleno-umeral significativamente mais elevadas às do grupo de controlo (U=0,50; p <0,001). Conclusão: A técnica de MWM para rotação medial produziu um aumento significativo na amplitude desse movimento.

Matemática 100 stress: um projeto aberto no IPP

A Era Tecnológica em que nos vemos inseridos, cujos avanços acontecem a uma velocidade vertiginosa exige, por parte das Instituições de Ensino Superior (IES) uma atitude proactiva no sentido de utilização dos muitos recursos disponíveis. Por outro lado, os elementos próprios da sociedade da informação – flexibilidade, formação ao longo da vida, acessibilidade à informação, mobilidade, entre muito outros – atuam como fortes impulsionadores externos para que as IES procurem e analisem novas modalidades formativas. Perante a mobilidade crescente, que se tem revelado massiva, a aprendizagem tende a ser cada vez mais individualizada, visual e prática. A conjugação de várias formas/tipologias de transmissão de conhecimento, de métodos didáticos e mesmo de ambientes e situações de aprendizagem induzem uma melhor adaptação do estudante, que poderá procurar aqueles que melhor vão ao encontro das suas expetativas, isto é, favorecem um processo de ensino-aprendizagem eficiente na perspetiva da forma de aprender de cada um. A definição de políticas estratégicas relacionadas com novas modalidades de ensino/formação tem sido uma preocupação constante na nossa instituição, nomeadamente no domínio do ensino à distância, seja ele e-Learning, b-Learning ou, mais recentemente, “open-Learning”, onde se inserem os MOOC – Massive Open Online Courses (não esquecendo a vertente m-Learning), de acordo com as várias tendências europeias (OECD, 2007) (Comissão Europeia, 2014) e com os objetivos da “Europa 2020”. Neste sentido surge o Projeto Matemática 100 STRESS, integrado no projeto e-IPP | Unidade de e-Learning do Politécnico do Porto que criou a sua plataforma MOOC, abrindo em junho de 2014 o seu primeiro curso – Probabilidades e Combinatória. Pretendemos dar a conhecer este Projeto, e em particular este curso, que envolveu vários docentes de diferentes unidades orgânicas do IPP.

Stress Ratio Effects on the fatigue Properties of Biaxially Loaded Tubular FRP-Specimens – Experimental Study

In this work tubular fiber reinforced specimens are tested for fatigue life. The specimens are biaxially loaded with tension and shear stresses, with a load angle β of 30° and 60° and a load ratio of R=0,1. There are many factors that affect fatigue life of a fiber reinforced material and the main goal of this work is to study the effects of load ratio R by obtaining S-N curves and compare them to the previous works (1). All the other parameters, such as specimen production, fatigue loading frequency and temperature, will be the same as for the previous tests. For every specimen, stiffness, temperature of the specimen during testing, crack counting and final fracture mode are obtained. Prior to testing, a study if the literature regarding the load ratio effects on composites fatigue life and with that review estimate the initial stresses to be applied in testing. In previous works (1) similar specimens have only been tested for a load ratio of R=-1 and therefore the behaviour of this tubular specimens for a different load ratio is unknown. All the data acquired will be analysed and compared to the previous works, emphasizing the differences found and discussing the possible explanations for those differences. The crack counting software, developed at the institute, has shown useful before, however different adjustments to the software parameters lead to different cracks numbers for the same picture, and therefore a better methodology will be discussed to improve the crack counting results. After the specimen’s failure, all the data will be collected and stored and fibre volume content for every specimen is also determinate. The number of tests required to make the S-N curves are obtained according to the existent standards. Additionally are also identified some improvements to the testing machine setup and to the procedures for future testing.

A new biomimetic sensor for detecting carnitine, a potential biomarker in ovarian cancer

1st ASPIC International Congress

Strength improvement of adhesively-bonded scarf repairs in aluminium structures with external reinforcements

Adhesively bonded techniques are an attractive option to repair aluminium structures, compared to more traditional methods. Actually, as a result of the improvement in the mechanical characteristics of adhesives, adhesive bonding has progressively replaced the traditional joining methods. There are several bonded repair configurations, as single-strap, double-strap and scarf. Compared with strap repairs, scarf repairs have the advantages of a higher efficiency and the absence of aerodynamic disturbance. The higher efficiency is caused by the elimination of the significant joint eccentricities of strap repairs. Moreover, stress distributions along the bond length are more uniform, due to tapering of the scarf edges. The main disadvantages of this technique are the difficult machining of the surfaces, associated costs and requirement of specialised labour. This work reports on an experimental and numerical study of the tensile behaviour of two-dimensional (2D) scarf repairs of aluminium structures bonded with the ductile epoxy adhesive Araldite® 2015. The numerical analysis, by Finite Elements (FE), was performed in Abaqus® and used cohesive zone models (CZM) for the simulation of damage onset and growth in the adhesive layer, thus enabling the strength prediction of the repairs. A parametric study was performed on the scarf angle (α) and different configurations of external reinforcement (applied on one or two sides of the repair, and also different reinforcement lengths). The obtained results allowed the establishment of design guidelines for repairing, showing that the use of external reinforcements enables increasing α for equal strength recovery, which makes the repair procedure easier. The numerical technique was accurate in predicting the repairs’ strength, enabling its use for design and optimisation purposes.