Optimización de parámetros y modelación matemática del proceso de soldadura por láser de disco de diodos YB:YAG, aplicado en aceros avanzados AHSS

La aplicación del uso de la tecnología láser para la unión de materiales se ha incrementado sustancialmente en la industria metal-mecánica, esto se atribuye principalmente a las diferentes ventajas que tiene este proceso sobre los procesos de soldadura convencionales, como son la reducción en el costo de procesamiento, aumento de la productividad, incremento de la calidad del producto, la reducción de las zonas afectadas por el calor, la reducción de la distorsión en la piezas soldadas y además la versatilidad que representa la soldadura láser por ser un proceso sin contacto. No obstante el uso del láser para la unión de materiales en México se considera todavía una tecnología emergente, son muy pocas las industrias que han migrado de los procesos de soldadura convencionales al proceso de unión de materiales por rayo láser. Una de las industrias que ha empezado a utilizar el proceso de soldadura por láser en México, es la automotriz, en la cual constantemente se está buscado evitar un rezago tecnológico en los procesos de conformado y soldadura de piezas metálicas. Sin embargo en la actualidad, en la industria automotriz mexicana existe una gran dependencia de expertos de otros países para la supervisión, atención y el control de los procesos avanzados, como lo es el de la soldadura láser.En este trabajo, para lograr una mayor comprensión del proceso y del efecto de sus variables, se propuso aplicar una metodología de optimización en dos casos de estudio, en los cuales se utilizó una configuración de unión de soldadura a traslape con el modo de soldadura de ojo de cerradura o penetración completa, que es más bien conocida como “Keyhole welding”.

Modificación de las propiedades de matrices cementantes mediante la adición de nanopartículas de sílice

En la presente investigación, se evaluó el efecto de adicionar nanopartículas de sílice a dos matrices cementes buscando establecer su influencia en las propiedades finales de dichos materiales. Para llevar a cabo esta evaluación, se adicionaron las nanopartículas en dosificaciones desde 0.30% - 5.0% en peso, con la finalidad de determinar la dosificación a la cual se obtienen los mejores resultados. Una de las conclusiones obtenidas de la presente investigación señala que al utilizar este tipo de materiales, el mayor reto a superar, es la correcta dispersión de las nanopartículas en las matrices cementantes, ya que de no asegurar dicha dispersión y debido a la alta energía superficial que poseen las nanopartículas, se presenta una tendencia natural a aglomerarse conformando así materiales de tamaños muy superiores a los que presentan en su estado original, perdiendo así la ventaja de su uso. Para prevenir este efecto y como resultado de la primera etapa de esta investigación, se propuso un método de mezclado en el cual se utilizó como dispersante un aditivo superplastificante (en adelante llamado SP) de base policarboxilato de calcio en dosificaciones de 0.5% en peso que se adicionó a ambas matrices cementantes. Los resultados obtenidos sugieren que algunas propiedades tales como la resistencia mecánica a la compresión, la resistencia a la flexión y sobre todo, la resistencia al ataque químico por sulfatos, se ven mejoradas mediante la adición de nanopartículas de sílice. Dicha mejoría se observó tanto en la matriz de cemento Portland como en la matriz de cemento sulfoaluminoso. Los resultados finales de la investigación mostraron que la resistencia mecánica a la compresión para un cemento Portland ordinario se mejoró hasta en un 40% a edad de 24 h cuando se adicionaron las nanopartículas en porcentaje de 0.50% en peso, sin embargo, los resultados al resto de las edades no presentaron mejoría. Para la matriz de cemento sulfoaluminoso (en adelante CSA), los mejores resultados se obtuvieron también con la dosificación de 0.50% en peso con relación al cemento, sin embargo, la mejoría no fue de la misma magnitud a la obtenida con la matriz de cemento Portland. Por otro lado, la resistencia al ataque químico por sulfatos presentó una mejoría de hasta un 80% para la matriz de cemento sulfoaluminoso cuando se adicionaron las nanopartículas de sílice. Este resultado sugiere que la matriz con nanopartículas presenta una mayor densificación propiciando por ende, un menor grado de porosidad.

Optical Enhancement of Exoskeleton-Based Estimation of Glenohumeral Angles

In Robot-Assisted Rehabilitation (RAR) the accurate estimation of the patient limb joint angles is critical for assessing therapy efficacy. In RAR, the use of classic motion capture systems (MOCAPs) (e.g., optical and electromagnetic) to estimate the Glenohumeral (GH) joint angles is hindered by the exoskeleton body, which causes occlusions and magnetic disturbances. Moreover, the exoskeleton posture does not accurately reflect limb posture, as their kinematic models differ. To address the said limitations in posture estimation, we propose installing the cameras of an optical marker-based MOCAP in the rehabilitation exoskeleton. Then, the GH joint angles are estimated by combining the estimated marker poses and exoskeleton Forward Kinematics. Such hybrid system prevents problems related to marker occlusions, reduced camera detection volume, and imprecise joint angle estimation due to the kinematic mismatch of the patient and exoskeleton models. This paper presents the formulation, simulation, and accuracy quantification of the proposed method with simulated human movements. In addition, a sensitivity analysis of the method accuracy to marker position estimation errors, due to system calibration errors and marker drifts, has been carried out. The results show that, even with significant errors in the marker position estimation, method accuracy is adequate for RAR.

Appraisal of open software for finite element simulation of 2D metal sheet laser cut.

FEA simulation of thermal metal cutting is central to interactive design and manufacturing. It is therefore relevant to assess the applicability of FEA open software to simulate 2D heat transfer in metal sheet laser cuts. Application of open source code (e.g. FreeFem++, FEniCS, MOOSE) makes possible additional scenarios (e.g. parallel, CUDA, etc.), with lower costs. However, a precise assessment is required on the scenarios in which open software can be a sound alternative to a commercial one. This article contributes in this regard, by presenting a comparison of the aforementioned freeware FEM software for the simulation of heat transfer in thin (i.e. 2D) sheets, subject to a gliding laser point source. We use the commercial ABAQUS software as the reference to compare such open software. A convective linear thin sheet heat transfer model, with and without material removal is used. This article does not intend a full design of computer experiments. Our partial assessment shows that the thin sheet approximation turns to be adequate in terms of the relative error for linear alumina sheets. Under mesh resolutions better than 10e−5 m , the open and reference software temperature differ in at most 1 % of the temperature prediction. Ongoing work includes adaptive re-meshing, nonlinearities, sheet stress analysis and Mach (also called ‘relativistic’) effects.

Graph-based structural analysis of planar mechanisms.

Kinematic structure of planar mechanisms addresses the study of attributes determined exclusively by the joining pattern among the links forming a mechanism. The system group classification is central to the kinematic structure and consists of determining a sequence of kinematically and statically independent-simple chains which represent a modular basis for the kinematics and force analysis of the mechanism. This article presents a novel graph-based algorithm for structural analysis of planar mechanisms with closed-loop kinematic structure which determines a sequence of modules (Assur groups) representing the topology of the mechanism. The computational complexity analysis and proof of correctness of the implemented algorithm are provided. A case study is presented to illustrate the results of the devised method.

Finite difference calculations of permeability in large domains in a wide porosity range.

Determining effective hydraulic, thermal, mechanical and electrical properties of porous materials by means of classical physical experiments is often time-consuming and expensive. Thus, accurate numerical calculations of material properties are of increasing interest in geophysical, manufacturing, bio-mechanical and environmental applications, among other fields. Characteristic material properties (e.g. intrinsic permeability, thermal conductivity and elastic moduli) depend on morphological details on the porescale such as shape and size of pores and pore throats or cracks. To obtain reliable predictions of these properties it is necessary to perform numerical analyses of sufficiently large unit cells. Such representative volume elements require optimized numerical simulation techniques. Current state-of-the-art simulation tools to calculate effective permeabilities of porous materials are based on various methods, e.g. lattice Boltzmann, finite volumes or explicit jump Stokes methods. All approaches still have limitations in the maximum size of the simulation domain. In response to these deficits of the well-established methods we propose an efficient and reliable numerical method which allows to calculate intrinsic permeabilities directly from voxel-based data obtained from 3D imaging techniques like X-ray microtomography. We present a modelling framework based on a parallel finite differences solver, allowing the calculation of large domains with relative low computing requirements (i.e. desktop computers). The presented method is validated in a diverse selection of materials, obtaining accurate results for a large range of porosities, wider than the ranges previously reported. Ongoing work includes the estimation of other effective properties of porous media.

Upper Limb Posture Estimation in Robotic and Virtual Reality-based Rehabilitation.

New motor rehabilitation therapies include virtual reality (VR) and robotic technologies. In limb rehabilitation, limb posture is required to (1) provide a limb realistic representation in VR games and (2) assess the patient improvement. When exoskeleton devices are used in the therapy, the measurements of their joint angles cannot be directly used to represent the posture of the patient limb, since the human and exoskeleton kinematic models differ. In response to this shortcoming, we propose a method to estimate the posture of the human limb attached to the exoskeleton. We use the exoskeleton joint angles measurements and the constraints of the exoskeleton on the limb to estimate the human limb joints angles. This paper presents (a) the mathematical formulation and solution to the problem, (b) the implementation of the proposed solution on a commercial exoskeleton system for the upper limb rehabilitation, (c) its integration into a rehabilitation VR game platform, and (d) the quantitative assessment of the method during elbow and wrist analytic training. Results show that this method properly estimates the limb posture to (i) animate avatars that represent the patient in VR games and (ii) obtain kinematic data for the patient assessment during elbow and wrist analytic rehabilitation.

“Materiales Compuestos” en el Máster de “Ciencia de Materiales”

La asignatura de “Materiales Compuestos”, que se imparte en el Máster de “Ciencia de Materiales” de la Universidad de Alicante, se engloba dentro de una rama clásica de la Ciencia y la Tecnología de los Materiales, donde confluyen distintas áreas de conocimiento como la química, la física y la ingeniería mecánica, entre otras. Las diversas maneras de abordar estos conocimientos hacen que su enfoque didáctico sea complejo. “Materiales Compuestos” es una asignatura optativa del Máster de 3 créditos, impartida en el segundo cuatrimestre, que se incluye en el módulo de especialización “Materiales estructurales y funcionales”. En la presente comunicación se propone una metodología docente para esta asignatura adaptada al marco del Espacio Europeo de Educación Superior, así como también su interrelación con otras materias tanto complementarias como básicas dentro del contenido curricular del Máster. Desde un punto de vista didáctico “Materiales Compuestos” ha sido estructurada para ser impartida según el modelo de portfolio discente.

Formulaciones lineales del problema de ruteo de vehículos con restricciones de sincronización.

El objetivo de esta investigación es estudiar y proponer nuevas formulaciones lineales para el problema de ruteo de vehículos con restricciones adicionales de sincronización. Contribuciones y conclusiones: Las principales contribuciones de esta investigación son dos, la primera de ellas es la formulación de modelos para el problema de vehículos sincronizado (SVRP). Dichas formulaciones difieren en el hecho de no considerar duplicados de nodos, consideran una menor cantidad de variables del tipo scheduling y utilizan una restricción de consistencia de tiempos modificada. La segunda contribución consiste en un análisis comparativo de los modelos propuestos y de los existentes en la literatura. En la literatura consultada, no se encontró algún trabajo que presente este tipo de análisis para el problema de estudio. Finalmente, se presentan resultados computacionales sobre un gran conjunto de instancias tomadas de la literatura. La eficiencia de los modelos propuestos ante los existentes en la literatura, queda empíricamente demostrada al ser capaces de resolver hasta un 25% más de instancias que los modelos propuestos en la literatura para instancias de 50 nodos, y un 37% para las instancias de 80 nodos.

Determinación de incertidumbre en mediciones de ensayos de fatiga flexión rotativa

Propuesta del método de cálculo de la incertidumbre para la máquina de fatiga por flexión rotativa -- Fuentes de incertidumbre del ensayo de desgaste flexión rotativa -- Identificación de las fuentes de incertidumbre para el ensayo de fatiga por flexión rotativa -- Fuentes de incertidumbre por magnitud de entrada para el mensurando del número de ciclos hasta la ruptura -- Determinación de los coeficientes de sensibilidad para el mensurando del número de ciclos -- Cálculo de incertidumbre estándar combinada para el mensurando del esfuerzo a la fatiga -- Determinación del error de los instrumentos de medición -- Estimación de la incertidumbre de la medida para el ensayo de fatiga por flexión rotativa

Evaluación del grado de aceptación de un producto integrador en las UA de Física por el estudiante de la FIME

La física como ciencia básica es parte fundamental del desarrollo de los estudiantes de ingeniería que permiten potencializar o incrementar las habilidades de los mismos, en el contexto de la resolución de problemas actuales. El desarrollo y creación de prototipos como proyecto integrador contribuye a la implementación de conocimientos adquiridos en la asignatura de tal modo que, mediante esta actividad, se atrae la atención de los estudiantes hacia la investigación y resolución de problemas de campo abierto. Además, coadyuvar al desarrollo académico del alumnado, que le permiten adquirir habilidades de trabajo en equipo inter y multidisciplinario, siendo esto la base para la creación de un proyecto final que impacta de manera directa en la ponderación de las asignaturas.

Análisis de los conceptos del movimiento vibracional y sonido con el uso de las TIC's

Los sonidos y vibraciones de estas toman una importancia muy grande en nuestras vidas, nos ayudan a estar más atentos y a comunicarnos a diario, un mundo sin sonidos no hubiera funcionado de la misma manera ya que ha sido parte en descubrir cosas grandes .A diario nos comunicamos por medio de comunicación verbal que es transmitida atreves de ondas invisibles que escuchamos a través de nuestros oídos que conocemos como sonidos. El timbre de un sonido es aquello que nos permite distinguir la voz de dos personas que cantan una misma canción, o bien diferentes instrumentos que emiten una misma nota musical. Longitud de onda: La distancia existente entre dos crestas o valles consecutivos es lo que llamamos longitud de onda. La reflexión es una propiedad de la propagación del sonido, junto con la atenuación, dispersión, absorción y la refracción. Todo el mundo suele tener claro lo que significa la reflexión de una onda. Este fenómeno, que se aprecia muy claramente con la luz en un espejo, se produce de igual forma con el sonido. Cuando el sonido tropieza con un obstáculo, lo que hace la mayor parte de la energía de la onda, es cambiar de fase y volver por el mismo camino por el que ha llegado, pero en sentido contrario.

Análise de tensões em materiais sólidos de espumas de poliuretano rígidas sob furação

Em diferentes áreas da medicina existem processos cirúrgicos que envolvem a furação de tecido ósseo, dependendo o seu sucesso da conjugação de diversos parâmetros. A previsão e o controlo dos parâmetros envolvidos são fundamentais para a redução do dano no tecido ósseo. Este trabalho de investigação tem como objetivo avaliar o estado de tensão gerado durante o processo de furação utilizando materiais sólidos de espumas de poliuretano rígidas com características similares ao osso humano. Durante a furação dos materiais sólidos são utilizados métodos experimentais, baseados na extensometria e na termografia, para análise das deformações e da temperatura na broca. Os parâmetros envolvidos na furação são a velocidade de rotação e a geometria da broca constantes em diferentes testes, sendo variável a velocidade de avanço. Em simultâneo, foi desenvolvido um modelo numérico de formulação explícita, com recurso ao método de elementos finitos, através do programa LS-DYNA. Os resultados permitem obter o campo de tensões nos materiais sólidos em função dos diferentes parâmetros de furação. Para a mesma velocidade de rotação e geometria da broca, a diminuição na velocidade de avanço provoca o aumento do nível de tensão. Em relação à resistência mecânica da espuma de poliuretano rígida utilizada, e para a zona de medição instrumentada, não há registo de dano material. O dano é provocado na zona de furação pela remoção do material.

Análisis del concepto de termodinámica y su aplicación en el efecto MPEMBA

En este artículo se trabajó en el concepto de la termodinámica en general, su definición, principios básicos, así como las leyes establecidas como lo son: la ley cero de termodinámica y su aplicación en alimentos, la primera ley de termodinámica, la segunda ley y su aplicación en el efecto MPEMBA ésta supuesta paradoja fue observada y documentada por primera vez en la antigüedad por Aristóteles, quien en una estancia en Turquía observó cómo los habitantes de un pueblo rociaban las estacas de sus empalizadas con agua muy caliente para de esta manera asegurarlas, porque se congelaban con mucha más rapidez. En este efecto se explica el por qué el agua caliente se congela antes que la fría este fenómeno parece atentar contra el sentido común, cabe destacar que funciona solo en determinadas circunstancias. Las causantes más probables son que en el recipiente caliente el líquido circula mejor, el agua más caliente se evapora más. Cuanto más caliente está un líquido, menos gases disueltos le quedan ya que los gases dificultan la congelación. La causa radica en la mayor convección interna y durante más tiempo del vaso más caliente, que favorece la transferencia de calor al congelador.

Facilitador de enfermera con el uso de aplicaciones móviles

El proyecto Facilitador de Enfermera (F.E) es un servicio que estará disponible en todo momento para los estudiantes de la Facultad de Enfermería en sus celulares, esta aplicación ayudara a cumplir las necesidades de los alumnos de poder obtener la información correcta de terminología médica y de fórmulas para la implantación de medicamentos que necesitan para sus materias dentro de la facultad y para ofrecer un mejor servicio a los pacientes en donde ellos estén haciendo su servicio o prácticas profesionales. Con esta aplicación los alumnos ahorraran tiempo de investigación, ofrecerán un servicio eficiente y rápido a los pacientes ya que lo tendrán siempre en mano sin necesidad de moverse de donde están, solamente necesitaran abrir la aplicación y a través del menú podrán elegir lo que desean y listo, podrán ver cuanta solución de agua necesitan los medicamentos para ser inyectados, la descripción del medicamento y como aplicar dicho medicamento, además contendrá un diccionario con la descripción de los diferentes medicamentos. En esta aplicación no se utilizó un sistema de usuario y contraseña ya que perdería tiempo y requeriría un servicio de internet, se trata que la aplicación sea lo más rápida posible y siempre accesible, se utilizó programación Android para sistemas móviles, la aplicación acepta desde la versión 1.6 hasta la 4.7 y se utilizó un sistemas en línea llamada Appinventor2 creada por la MIT de E.U. para su creación rápida y segura.