A Micromechanics-Based Damage Model for [± θ / 90n ]s Composite Laminates

A new damage model based on a micromechanical analysis of cracked [± θ / 90n ]s laminates subjected to multiaxial loads is proposed. The model predicts the onset and accumulation of transverse matrix cracks in uniformly stressed laminates, the effect of matrix cracks on the stiffness of the laminate, as well as the ultimate failure of the laminate. The model also accounts for the effect of the ply thickness on the ply strength. Predictions relating the elastic properties of several laminates and multiaxial loads are presented

Failure mechanism under tensile loads in CFRP 0-90º cross-ply laminates containing voids

The failure mechanism of a voided CFRP 0-90° cross-ply laminate under tensile loads applied in one direction was studied in this Final Degree Project. For this purpose, voided coupons were manufactured for being tested and a FEA was done. In both investigations, voids were placed in 90º and 0º direction, in order to understand the void location influence. On the one hand, the behaviour of the voided laminates was investigated through a FEM in order to preview the stress distribution within the material. On the other hand, voided specimens where manufactured by applying blowing agent in between the inner layers. These specimens were tested by a quasi-static step wise tensile test where data showing its real behaviour was collected. Specimens were X-rayed after each step of the test in order to investigate the failure mechanism of the composite. Data from the test was studied so that relations such as strength of the laminates, crack density per stress, void length per first crack at the void and void area per first crack at the specimen could be characterized

Modelling nitrogen and phosphorus loads in a Mediterranean river catchment (La Tordera, NE Spain)

Human activities have resulted in increased nutrient levels in many rivers all over Europe. Sustainable management of river basins demands an assessment of the causes and consequences of human alteration of nutrient flows, together with an evaluation of management options. In the context of an integrated and interdisciplinary environmental assessment (IEA) of nutrient flows, we present and discuss the application of the nutrient emission model MONERIS (MOdelling Nutrient Emissions into River Systems) to the Catalan river basin, La Tordera (north-east Spain), for the period 1996–2002. After a successful calibration and verification process (Nash-Sutcliffe efficiencies E=0.85 for phosphorus and E=0.86 for nitrogen), the application of the model MONERIS proved to be useful in estimating nutrient loads. Crucial for model calibration, in-stream retention was estimated to be about 50 % of nutrient emissions on an annual basis. Through this process, we identified the importance of point sources for phosphorus emissions (about 94% for 1996–2002), and diffuse sources, especially inputs via groundwater, for nitrogen emissions (about 31% for 1996–2002). Despite hurdles related to model structure, observed loads, and input data encountered during the modelling process, MONERIS provided a good representation of the major interannual and spatial patterns in nutrient emissions. An analysis of the model uncertainty and sensitivity to input data indicates that the model MONERIS, even in data-starved Mediterranean catchments, may be profitably used by water managers for evaluating quantitative nutrient emission scenarios for the purpose of managing river basins. As an example of scenario modelling, an analysis of the changes in nutrient emissions through two different future scenarios allowed the identification of a set of relevant measures to reduce nutrient loads.

Fabricació de Lents Zonals de Fresnel per aplicació als raigs X tous

Estudi elaborat a partir d’una estada al Paul Scherrer Institut del Maig a l’Octubre del 2006 amb l’ajuda i supervisió dels Dr. Konstantins Jefimovs i Dr. Christian David. Focalitzar raigs X tous és una necessitat essencial per al microanàlisis, la microscopia, i fer imatges en moltes Instal·lacions de Radiació Sincrotró. Les Lents Zonals de Fresnel (FZP, de la denominació anglesa “Fresnel Zone Plates”) han demostrat donar uns punts focals amb una resolució espacial destacada i una baixa il·luminació de fons. Tanmateix, la fabricació de FZP és complexa i no totalment reproduïble. A més a més, el temps de vida de les FZP és força curt, ja que estant situades sobre membranes de nitrur de silici molt fines i altament absorbents. Per tant, hem fet esforços per implementar FZP de silici, que s’espera que siguin més resistents. L’element està fet d’una oblia de cristall de silici poc absorbent, i no presenta cap interfase entre materials. Així doncs, aquestes lents són especialment adequades per a aguantar les extremes càrregues de radiació de les fonts de raigs X més brillants. Particularment, això és molt important per a les aplicacions a les pròximes generacions de fonts de raigs X, com els Làsers d’Electrons Lliures (FEL, de la denominació anglesa “Free Electron Laser”). El silici també garanteix que no hi hagi cap banda d’absorció en el rang d’energies de la finestra de l’aigua (200-520 eV), fent aquestes lents ideals per a fer imatges de mostres biològiques. En aquest informe, hi ha una descripció detallada de tots els passos involucrats en la fabricació de les Lents Zonals de Fresnel de silici. En resum, les estructures de FZP es modelen sobre una resina utilitzant litografia per feix d’electrons i llavors el patró es transmet al silici mitjançant un gravat d’ions reactius (RIE, de la denominació anglesa ‘Reactive Ion Etching’) utilitzant una fina (20 nm) màscara de Crintermitja. Les membranes de silici es poden aprimar després de la fabricació de les estructures per a garantir una transmissió suficient fins i tot a baixes energies. Aquest informe també inclou l’anàlisi i la discussió d’alguns experiments preliminars per avaluar el rendiment de les Si FZPs fets a la línia de llum PolLux del Swiss Ligth Source amb l’ajuda dels Dr. Jörg Raabe i Dr. George Tzvetkov.

Comportamiento tribomecánico de sistemas de sustrato: recubrimiento duros

En aplicaciones como la conformación en frío, donde los metales duros recubiertos con películas de naturaleza cerámica son ampliamente empleados, la existencia de un contacto mecánico repetitivo induce tensiones Hertzianas y origina el fallo por fatiga. En este trabajo, se investigan diversos recubrimientos cerámicos depositados por deposición física desde fase vapor sobre calidades diferentes de metal duro y un acero rápido pulvimetalúrgico para evaluar sus respectivas respuesta al contacto y comportamiento a fatiga. El trabajo experimental incluye la caracterización de los sistemas mediante ensayos de rayado y nanoindentación y la evaluación de las curvas tensión-deformación de indentación esférica de los sustratos, tanto desnudos como recubiertos, poniendo especial atención en determinar las tensiones de contacto críticas asociadas a la deformación plástica y a la aparición de grietas circulares en la superficie recubierta. A este estudio, le siguen numerosos ensayos a fatiga a cargas inferiores a aquéllas identificadas como críticas bajo carga monotónica y para un número de ciclos comprendido entre 1.000 y 1.000.000 de ciclos. Los resultados experimentales indican que las películas cerámicas no parecen desempeñar un papel relevante en la aparición de la cedencia plástica, siendo la deformación plástica global controlada por la deformación del sustrato. No obstante, para tensiones elevadas de indentación durante el régimen plástico, existe la aparición de grietas circulares en los recubrimientos cerámicos. Además, la aparición de las mismas es sensible a la fatiga por contacto. Este análisis mecánico se complementa con una inspección detallada del daño generado en profundidad y superficie.

Caracteritació de models funcionals d'àmfores romanes mitjançant Finite Element Analysis

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Laboratory of Archaeometry del National Centre of Scientific Research “Demokritos” d’Atenes, Grècia, entre juny i setembre 2006. Aquest estudi s’emmarca dins d’un context més ampli d’estudi del canvi tecnològic que es documenta en la producció d’àmfores de tipologia romana durant els segles I aC i I dC en els territoris costaners de Catalunya. Una part d’aquest estudi contempla el càlcul de les propietats mecàniques d’aquestes àmfores i la seva avaluació en funció de la tipologia amforal, a partir de l’Anàlisi d’Elements Finits (AEF). L’AEF és una aproximació numèrica que té el seu origen en les ciències d’enginyeria i que ha estat emprada per estimar el comportament mecànic d’un model en termes, per exemple, de deformació i estrès. Així, un objecte, o millor dit el seu model, es dividit en sub-dominis anomenats elements finits, als quals se’ls atribueixen les propietats mecàniques del material en estudi. Aquests elements finits estan connectats formant una xarxa amb constriccions que pot ser definida. En el cas d’aplicar una força determinada a un model, el comportament de l’objecte pot ser estimat mitjançant el conjunt d’equacions lineals que defineixen el rendiment dels elements finits, proporcionant una bona aproximació per a la descripció de la deformació estructural. Així, aquesta simulació per ordinador suposa una important eina per entendre la funcionalitat de ceràmiques arqueològiques. Aquest procediment representa un model quantitatiu per predir el trencament de l’objecte ceràmic quan aquest és sotmès a diferents condicions de pressió. Aquest model ha estat aplicat a diferents tipologies amforals. Els resultats preliminars mostren diferències significatives entre la tipologia pre-romana i les tipologies romanes, així com entre els mateixos dissenys amforals romans, d’importants implicacions arqueològiques.

Respuesta no lineal y criterios de diseño de puentes arco espaciales

El desarrollo más reciente de los puentes arco ha llevado a una nueva tipología: los “puentes arco espaciales”. Se entiende por puente arco espacial todo puente arco en el que, por su configuración geométrica y estructural, las cargas gravitatorias generan esfuerzos no contenidos en el plano del arco. Por un lado, aparecen para satisfacer las necesidades funcionales cuando estructuras en arco resultan las más adecuadas para sostener tableros curvos y evitar así apoyos intermedios. Desde un punto de vista estético, surgen como demanda de los nuevos puentes en entornos urbanos, buscando, no sólo una forma cuidada, sino persiguiendo convertirse en emblemas de la ciudad a partir de la originalidad y la innovación. Su proyecto y construcción es posible gracias a las grandes posibilidades que ofrecen los nuevos métodos de cálculo y dibujo por ordenador, en los que, a través del incremento de memoria y rapidez, cada vez se emplean programas más completos y nuevas modelizaciones, más cercanas a la realidad. No menos importante es el desarrollo de los medios auxiliares de construcción y de las herramientas de CAD/CAM, que convierte en construibles por control numérico formas de manufactura impensables. Ello trasciende en infinitas posibilidades de diseño y estructura. Sin embargo, el diseño y construcción de estas nuevas tipologías no ha estado acompañado por el avance en el estado del conocimiento fundamentado en la investigación, ya que se han desarrollado pocos estudios que explican parcialmente la respuesta estructural de estos puentes. Existe, por lo tanto, la necesidad de profundizar en el estado del conocimiento y clarificar su respuesta estructural, así como de plantear, finalmente, criterios de diseño que sirvan de apoyo en las fases de concepción y de proyecto a estas nuevas tipologías.

Information Mobility: Information Dissemination in Mobile Networks

En el nostre projecte, considerem un escenari urbà o interurbà on persones amb dispositius mòbils (smartphones) o vehicles equipats amb interfícies de comunicació, estan interessats en compartir fitxers entre ells o descarregar-los al creuar Punts d’Accés (APs) propers a la carretera. Estudiem la possibilitat d’utilizar la cooperació en les trobades casuals entre nodes per augmentar la velocitat de descàrrega global. Amb aquest objectiu, plantejem algoritmes per a la selecció de quins paquets, per a quins destins i quins transportistes s’escullen en cada moment. Mitjançant extenses simulacions, mostrem com les cooperacions carry&forward dels nodes augmenten significativament la velocitat de descàrrega dels usuaris, i com aquest resultat es manté per a diversos patrons de mobilitat, col•locacions d'AP i càrregues de la xarxa. Per altra banda, aparells com els smartphones, on la targeta de WiFi està encesa contínuament, consumeixen l'energia de la bateria en poques hores. En molts escenaris, una targeta WiFi sempre activa és poc útil, perque sovint no hi ha necessitat de transmissió o recepció. Aquest fet es veu agreujat en les Delay Tolerant Networks (DTN), on els nodes intercanvien dades quan es creuen i en tenen l’oportunitat. Les tècniques de gestió de l’estalvi d’energia permeten extendre la duració de les bateries. El nostre projecte analitza els avantatges i inconvenients que apareixen quan els nodes apaguen períodicament la seva targeta wireless per a estalviar energia en escenaris DTN. Els nostres resultats mostren les condicions en que un node pot desconnectar la bateria sense afectar la probabilitat de contacte amb altres nodes, i les condicions en que aquesta disminueix. Per exemple, es demostra que la vida del node pot ser duplicada mantenint la probabilitat de contacte a 1. I que aquesta disminueix ràpidament en intentar augmentar més la vida útil.

Factores de rendimiento asociados a SPMD

Actualmente existen muchas aplicaciones paralelas/distribuidas en las cuales SPMD es el paradigma más usado. Obtener un buen rendimiento en una aplicación paralela de este tipo es uno de los principales desafíos dada la gran cantidad de aplicaciones existentes. Este objetivo no es fácil de resolver ya que existe una gran variedad de configuraciones de hardware, y también la naturaleza de los problemas pueden ser variados así como la forma de implementarlos. En consecuencia, si no se considera adecuadamente la combinación "software/hardware" pueden aparecer problemas inherentes a una aplicación iterativa sin una jerarquía de control definida de acuerdo a este paradigma. En SPMD todos los procesos ejecutan el mismo código pero computan una sección diferente de los datos de entrada. Una solución a un posible problema del rendimiento es proponer una estrategia de balance de carga para homogeneizar el cómputo entre los diferentes procesos. En este trabajo analizamos el benchmark CG con cargas heterogéneas con la finalidad de detectar los posibles problemas de rendimiento en una aplicación real. Un factor que determina el rendimiento en esta aplicación es la cantidad de elementos nonzero contenida en la sección de matriz asignada a cada proceso. Determinamos que es posible definir una estrategia de balance de carga que puede ser implementada de forma dinámica y demostramos experimentalmente que el rendimiento de la aplicación puede mejorarse de forma significativa con dicha estrategia.

Eliminació autotròfica de nitrogen en una pila biològica (microbial fuel cells )

L’aigua i l’energia formen un binomi indissociable. En relació al cicle de l’aigua, des de fa varies dècades s’han desenvolupat diferents formes per recuperar part de l’energia relacionada amb l’aigua, per exemple a partir de centrals hidroelèctriques. No obstant, l’ús d’aquesta aigua també porta associat un gran consum energètic, relacionat sobretot amb el transport, la distribució, la depuració, etc... La depuració d’aigües residuals porta associada una elevada demanda energètica (Obis et al.,2009). En termes energètics, tot i que la despesa elèctrica d’una EDAR varia en funció de diferents paràmetres com la configuració i la capacitat de la planta, la càrrega a tractar, etc... es podria considerar que el rati mig seria d’ aproximadament 0.5 KWh•m-3.Els principals costos d’explotació estan relacionats tant amb la gestió de fangs (28%) com amb el consum elèctric (25%) (50% tractament biològic). Tot i que moltes investigacions relacionades amb el tractament d’aigua residual estan encaminades en disminuir els costos d’operació, des de fa poques dècades s’està investigant la viabilitat de que l’aigua residual fins i tot sigui una font d’energia, canviant la perspectiva, i començant a veure l’aigua residual no com a una problemàtica sinó com a un recurs. Concretament s’estima que l’aigua domèstica conté 9.3 vegades més energia que la necessària per el seu tractament mitjançant processos aerobis (Shizas et al., 2004). Un dels processos més desenvolupats relacionats amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica és la digestió anaeròbia. No obstant, aquesta tecnologia permet el tractament d’altes càrregues de matèria orgànica generant un efluent ric en nitrogen que s’haurà de tractar amb altres tecnologies. Per altre banda, recentment s’està investigant una nova tecnologia relacionada amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica: les piles biològiques (microbial fuel cells, MFC). Aquesta tecnologia permet obtenir directament energia elèctrica a partir de la degradació de substrats biodegradables (Rabaey et al., 2005). Les piles biològiques, més conegudes com a Microbial Fuel Cells (acrònim en anglès, MFC), són una emergent tecnologia que està centrant moltes mirades en el camp de l’ investigació, i que es basa en la producció d’energia elèctrica a partir de substrats biodegradables presents en l’aigua residual (Logan., 2008). Els fonaments de les piles biològiques és molt semblant al funcionament d’una pila Daniell, en la qual es separa en dos compartiments la reacció d’oxidació (compartiment anòdic) i la de reducció (compartiment catòdic) amb l’objectiu de generar un determinat corrent elèctric. En aquest estudi, bàsicament es mostra la posada en marxa d'una pila biològica per a l'eliminació de matèria orgànica i nitrogen de les aigües residuals.

Admission Control for TCP Flows Using Packet Classes and Edge-to-edge Measurements of Aggregates

TCP flows from applications such as the web or ftp are well supported by a Guaranteed Minimum Throughput Service (GMTS), which provides a minimum network throughput to the flow and, if possible, an extra throughput. We propose a scheme for a GMTS using Admission Control (AC) that is able to provide different minimum throughput to different users and that is suitable for "standard" TCP flows. Moreover, we consider a multidomain scenario where the scheme is used in one of the domains, and we propose some mechanisms for the interconnection with neighbor domains. The whole scheme uses a small set of packet classes in a core-stateless network where each class has a different discarding priority in queues assigned to it. The AC method involves only edge nodes and uses a special probing packet flow (marked as the highest discarding priority class) that is sent continuously from ingress to egress through a path. The available throughput in the path is obtained at the egress using measurements of flow aggregates, and then it is sent back to the ingress. At the ingress each flow is detected using an implicit way and then it is admission controlled. If it is accepted, it receives the GMTS and its packets are marked as the lowest discarding priority classes; otherwise, it receives a best-effort service. The scheme is evaluated through simulation in a simple "bottleneck" topology using different traffic loads consisting of "standard" TCP flows that carry files of varying sizes

A hybrid method for sag source location in power network

The work presented in this paper belongs to the power quality knowledge area and deals with the voltage sags in power transmission and distribution systems. Propagating throughout the power network, voltage sags can cause plenty of problems for domestic and industrial loads that can financially cost a lot. To impose penalties to responsible party and to improve monitoring and mitigation strategies, sags must be located in the power network. With such a worthwhile objective, this paper comes up with a new method for associating a sag waveform with its origin in transmission and distribution networks. It solves this problem through developing hybrid methods which hire multiway principal component analysis (MPCA) as a dimension reduction tool. MPCA reexpresses sag waveforms in a new subspace just in a few scores. We train some well-known classifiers with these scores and exploit them for classification of future sags. The capabilities of the proposed method for dimension reduction and classification are examined using the real data gathered from three substations in Catalonia, Spain. The obtained classification rates certify the goodness and powerfulness of the developed hybrid methods as brand-new tools for sag classification

Nuevo disipador para edificación sismorresistente. 1ª parte: caracterización y modelos de predicción

A new energy dissipator, based on yielding of steel under shear response, has been developed and recently tested. It is H shaped and web stiffened. Yielding moin part is mechanized from one piece of rectangular shoped steel bar. Its conception let obtain thin and well-stiffened web cross sections without welded parts. Main experimentally obtained charecteristics are a yielding point near 0.5 mm of displacement, yielding loads between 14 kN and 20 kN and a dissipated energy, before damage appears in the web, from 10 kJ to 21 kJ. All tested specimens have developed large deformations without web buckling. Whe web degradation appers, flanges and stiffeners keep dissipating an important amount of energy. Proposed numerical models and simple mathematical expressions offer well correlated results when compared to the experimental ones

Control d'il·luminació i ventilació d'un pàrquing

El treball presentat ve motivat per la necessitat d’instal•lació d’un pàrquing públic i privat de nova construcció a nivell d’il•luminació i ventilació. Per poder satisfer les necessitats del nostre client d’estalvi energètic i confort en l’edifici es decideix d’implementar una instal•lació immòtica que és l’aplicació de tècniques de gestió i control automatitzat a un edifici terciari amb bus de comunicació KNX/EIB. Per a la il•luminació s’han utilitzat fluorescents amb balasts DALI, que permeten la seva regulació i control, per així poder adequar en tot moment l’encesa i intensitat de llum d’aquests. En quant a la ventilació s’han utilitzat variadors de freqüència per també poder optimitzar el funcionament dels ventiladors podent posar-los en marxa quan realment sigui necessari i a la potència que calgui. Per enllaçar tots els elements de la instal•lació, detectors i actuadors, sorgeig la necessitat d’implementar xarxes de comunicació com el KNX/EIB, DALI, Modbus i Ethernet. Per gestionar variables, comunicacions i controlar elements, s´hi han implementen dos autòmats programables a més d’un PC integrat per la visualització i el control del pàrquing. S’ha aconseguit de realitzar un pàrquing totalment automàtic on no és necessaria l’actuació dels operaris i amb les principals càrregues elèctriques totalment regulables en potència. S’ha comprovat que la instal•lació funciona per sota de la potència nominal de les càrregues amb l’estalvi energètic que això suposa.

Balanç hidroquímic d'una conca mediterrània en estat seminatural: el cas de la riera d'Arbúcies

A study of hydrochemical characteristics of the Arbúcies river (a seminatural mediterranean basin) has been undertaken during 1991. Mean solute yield for each ion has been determined using the correlation curves between discharge and concentration, and the flow duration curve. The hydrochemical budget of the Arbúcies drainage basin shows that the basin is a net source for al1 the elements. The cationic denudation rate obtained in this granitic basin is 5.24 keqhalyear. This high rate is due to the intensive chemical weathering of the granodionte, that delivers an important amount of cations which will release to be transported. The results demostrate clearly the strength of lithological control on stream loads, particulary on the dissolved component.