Estudo e otimização de juntas do tipo Tpeel soldadas, adesivas e híbridas

A necessidade de utilizar métodos de ligação que melhor satisfaçam as necessidades de projeto tem causado a crescente utilização das juntas adesivas, em detrimento dos métodos tradicionais tais como a soldadura, ligações aparafusadas e rebitadas. A sua utilização em diversas aplicações industriais justifica-se pela redução de peso, redução de concentrações de tensões, isolamento acústico e melhor resistência à corrosão. Contudo, também apresentam desvantagens, como a necessidade de preparação das juntas, a fraca resistência a esforços de arrancamento e a complexidade da previsão da sua resistência. As juntas híbridas são obtidas por combinação de uma técnica tradicional com uma ligação adesiva. As juntas híbridas adesivas-soldadas obtêm-se através da combinação da ligação adesiva com a ligação soldada, sendo a soldadura de resistência por pontos a técnica de soldadura mais usada no fabrico deste tipo de juntas. A sinergia entre ligação adesiva e soldadura por pontos oferece vantagens competitivas em relação às ligações adesivas, tais como superior resistência e rigidez, e maior resistência ao arrancamento e à fadiga. No presente trabalho é apresentado um estudo experimental e numérico de juntas T-peel soldadas, adesivas e híbridas (adesivas-soldadas) solicitadas ao arrancamento. Considerouse o adesivo frágil Araldite® AV138 e os adesivos dúcteis Araldite® 2015 e Sikaforce® 7752 e aderentes de aço (C45E). Foi realizada uma análise dos valores experimentais e efetuada uma comparação destes valores com os resultados obtidos pelo Método de Elementos Finitos (MEF) no software ABAQUS®, que incluiu uma análise de tensões na camada de adesivo e previsão do comportamento das juntas por MDC. Observou-se que, dos três adesivos em estudo, o adesivo Sikaforce® 7752 é o que apresenta o melhor desempenho na ligação de juntas T-peel. A boa concordância entre os resultados experimentais e numéricos permitiu validar a utilização de MDC para previsão da resistência de juntas T-peel adesivas e híbridas. Assim, o presente trabalho representa uma base para posterior aplicação no projeto deste tipo de ligação, com as vantagens decorrentes na redução do tempo de projeto e maior facilidade de otimização.

Shear strengthening of reinforced concrete beams with SHCC-FRP panels

Tese de Doutoramento em Engenharia Civil

A sixth-order finite volume method for the 1D biharmonic operator: application to intramedullary nail simulation

A new very high-order finite volume method to solve problems with harmonic and biharmonic operators for one- dimensional geometries is proposed. The main ingredient is polynomial reconstruction based on local interpolations of mean values providing accurate approximations of the solution up to the sixth-order accuracy. First developed with the harmonic operator, an extension for the biharmonic operator is obtained, which allows designing a very high-order finite volume scheme where the solution is obtained by solving a matrix-free problem. An application in elasticity coupling the two operators is presented. We consider a beam subject to a combination of tensile and bending loads, where the main goal is the stress critical point determination for an intramedullary nail.

Stabilized finite element methods applied to transient convection-diffusion-reaction and population balance equations

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Diss., 2011

Finite element analysis for flows in chemical reactors

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Diss., 2010

Development of a new isogeometric finite element and its application for Lamb wave based structural health monitoring

Magdeburg, Univ., Fak. für Maschinenbau, Diss., 2012

Finite element simulation of an impinging liquid droplet on a hot solid substrate

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Diss., 2014

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.

Development and experimental validation of a finite element model of total ankle replacement.

Total ankle replacement remains a less satisfactory solution compared to other joint replacements. The goal of this study was to develop and validate a finite element model of total ankle replacement, for future testing of hypotheses related to clinical issues. To validate the finite element model, an experimental setup was specifically developed and applied on 8 cadaveric tibias. A non-cemented press fit tibial component of a mobile bearing prosthesis was inserted into the tibias. Two extreme anterior and posterior positions of the mobile bearing insert were considered, as well as a centered one. An axial force of 2kN was applied for each insert position. Strains were measured on the bone surface using digital image correlation. Tibias were CT scanned before implantation, after implantation, and after mechanical tests and removal of the prosthesis. The finite element model replicated the experimental setup. The first CT was used to build the geometry and evaluate the mechanical properties of the tibias. The second CT was used to set the implant position. The third CT was used to assess the bone-implant interface conditions. The coefficient of determination (R-squared) between the measured and predicted strains was 0.91. Predicted bone strains were maximal around the implant keel, especially at the anterior and posterior ends. The finite element model presented here is validated for future tests using more physiological loading conditions.

Simple finite field method for calculation of static and dynamic vibrational hyperpolarizabilities: curvature contributions

In the static field limit, the vibrational hyperpolarizability consists of two contributions due to: (1) the shift in the equilibrium geometry (known as nuclear relaxation), and (2) the change in the shape of the potential energy surface (known as curvature). Simple finite field methods have previously been developed for evaluating these static field contributions and also for determining the effect of nuclear relaxation on dynamic vibrational hyperpolarizabilities in the infinite frequency approximation. In this paper the finite field approach is extended to include, within the infinite frequency approximation, the effect of curvature on the major dynamic nonlinear optical processes