Simulation of delamination in composites under quasi-static and fatigue loading using cohesive zone models

Es desenvolupa una eina de disseny per l'anàlisi de la tolerància al dany en composites. L'eina pot predir el inici i la propagació de fisures interlaminars. També pot ser utilitzada per avaluar i planificar la necessitat de reparar o reemplaçar components durant la seva vida útil. El model desenvolupat pot ser utilitzat tan per simular càrregues estàtiques com de fatiga. El model proposat és un model de dany termodinàmicament consistent que permet simular la delaminació en composites sota càrregues variables. El model es formula dins el context de la Mecànica del Dany, fent ús dels models de zona cohesiva. Es presenta un metodologia per determinar els paràmetres del model constitutiu que permet utilitzar malles d'elements finits més bastes de les que es poden usar típicament. Finalment, el model és també capaç de simular la delaminació produïda per càrregues de fatiga.

Simulation of interlaminar and intralaminar damage in polymer-based composites for aeronautical applications under impact loading

La aplicación de materiales compuestos de matriz polimérica reforzados mediante fibras largas (FRP, Fiber Reinforced Plastic), está en gradual crecimiento debido a las buenas propiedades específicas y a la flexibilidad en el diseño. Uno de los mayores consumidores es la industria aeroespacial, dado que la aplicación de estos materiales tiene claros beneficios económicos y medioambientales. Cuando los materiales compuestos se aplican en componentes estructurales, se inicia un programa de diseño donde se combinan ensayos reales y técnicas de análisis. El desarrollo de herramientas de análisis fiables que permiten comprender el comportamiento mecánico de la estructura, así como reemplazar muchos, pero no todos, los ensayos reales, es de claro interés. Susceptibilidad al daño debido a cargas de impacto fuera del plano es uno de los aspectos de más importancia que se tienen en cuenta durante el proceso de diseño de estructuras de material compuesto. La falta de conocimiento de los efectos del impacto en estas estructuras es un factor que limita el uso de estos materiales. Por lo tanto, el desarrollo de modelos de ensayo virtual mecánico para analizar la resistencia a impacto de una estructura es de gran interés, pero aún más, la predicción de la resistencia residual después del impacto. En este sentido, el presente trabajo abarca un amplio rango de análisis de eventos de impacto a baja velocidad en placas laminadas de material compuesto, monolíticas, planas, rectangulares, y con secuencias de apilamiento convencionales. Teniendo en cuenta que el principal objetivo del presente trabajo es la predicción de la resistencia residual a compresión, diferentes tareas se llevan a cabo para favorecer el adecuado análisis del problema. Los temas que se desarrollan son: la descripción analítica del impacto, el diseño y la realización de un plan de ensayos experimentales, la formulación e implementación de modelos constitutivos para la descripción del comportamiento del material, y el desarrollo de ensayos virtuales basados en modelos de elementos finitos en los que se usan los modelos constitutivos implementados.

Developing a desertification indicator system for a small Mediterranean catchment: a case study from the Serra de Rodes, Alt Empordà, Catalunya, NE Spain

La desertificació és un problema de degradació de sòls de gran importància en regions àrides, semi-àrides i sub-humides, amb serioses conseqüències ambientals, socials i econòmiques com a resultat de l'impacte d'activitats humanes en combinació amb condicions físiques i medi ambientals desfavorables (UNEP, 1994). L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser el desenvolupament d'una metodologia simple per tal de poder avaluar de forma precisa l'estat i l'evolució de la desertificació a escala local, a través de la creació d'un model anomenat sistema d'indicators de desertificació (DIS). En aquest mateix context, un dels dos objectius específics d'aquesta recerca es va centrar en l'estudi dels factors més importants de degradació de sòls a escala de parcel.la, comportant un extens treball de camp, analisi de laboratori i la corresponent interpretació i discussió dels resultats obtinguts. El segon objectiu específic es va basar en el desenvolupament i aplicació del DIS. L'àrea d'estudi seleccionada va ser la conca de la Serra de Rodes, un ambient típic Mediterràni inclòs en el Parc Natural del Cap de Creus, NE Espanya, el qual ha estat progressivament abandonat pels agricultors durant el segle passat. Actualment, els incendis forestals així com el canvi d'ús del sòl i especialment l'abandonament de terres són considerats els problemes ambientals més importants a l'àrea d'estudi (Dunjó et al., 2003). En primer lloc, es va realitzar l'estudi dels processos i causes de la degradació dels sòls a l'àrea d'interés. En base a aquest coneixement, es va dur a terme la identificació i selecció dels indicadors de desertificació més rellevants. Finalment, els indicadors de desertificació seleccionats a escala de conca, incloent l'erosió del sòl i l'escolament superficial, es van integrar en un model espaial de procés. Ja que el sòl és considerat el principal indicador dels processos d'erosió, segons la FAO/UNEP/UNESCO (1979), tant el paisatge original així com els dos escenaris d'ús del sòl desenvolupats, un centrat en el cas hipotétic del pas d'un incendi forestal, i l'altre un paisatge completament cultivat, poden ser ambients classificats sota baixa o moderada degradació. En comparació amb l'escenari original, els dos escenaris creats van revelar uns valors més elevats d'erosió i escolament superficial, i en particular l'escenari cultivat. Per tant, aquests dos hipotètic escenaris no semblen ser una alternativa sostenible vàlida als processos de degradació que es donen a l'àrea d'estudi. No obstant, un ampli ventall d'escenaris alternatius poden ser desenvolupats amb el DIS, tinguent en compte les polítiques d'especial interés per la regió de manera que puguin contribuir a determinar les conseqüències potencials de desertificació derivades d'aquestes polítiques aplicades en aquest escenari tan complexe espaialment. En conclusió, el model desenvolupat sembla ser un sistema força acurat per la identificació de riscs presents i futurs, així com per programar efectivament mesures per combatre la desertificació a escala de conca. No obstant, aquesta primera versió del model presenta varies limitacions i la necessitat de realitzar més recerca en cas de voler desenvolupar una versió futura i millor del DIS.

Application of modal interval analysis to the simulation of the behaviour of dynamic systems with uncertain parameters

Els models matemàtics quantitatius són simplificacions de la realitat i per tant el comportament obtingut per simulació d'aquests models difereix dels reals. L'ús de models quantitatius complexes no és una solució perquè en la majoria dels casos hi ha alguna incertesa en el sistema real que no pot ser representada amb aquests models. Una forma de representar aquesta incertesa és mitjançant models qualitatius o semiqualitatius. Un model d'aquest tipus de fet representa un conjunt de models. La simulació del comportament de models quantitatius genera una trajectòria en el temps per a cada variable de sortida. Aquest no pot ser el resultat de la simulació d'un conjunt de models. Una forma de representar el comportament en aquest cas és mitjançant envolupants. L'envolupant exacta és complete, és a dir, inclou tots els possibles comportaments del model, i correcta, és a dir, tots els punts dins de l'envolupant pertanyen a la sortida de, com a mínim, una instància del model. La generació d'una envolupant així normalment és una tasca molt dura que es pot abordar, per exemple, mitjançant algorismes d'optimització global o comprovació de consistència. Per aquesta raó, en molts casos s'obtenen aproximacions a l'envolupant exacta. Una aproximació completa però no correcta a l'envolupant exacta és una envolupant sobredimensionada, mentre que una envolupant correcta però no completa és subdimensionada. Aquestes propietats s'han estudiat per diferents simuladors per a sistemes incerts.

The stapedial reflex as an early indicator of cis-platinum ototoxicity

This paper discusses a study to determine whether changes in stapedial reflex thresholds can be utilized as an early indicator of cochlear damage with ongoing cid-platinum therapy.

The construction of a thyratron inflection indicator, its behaviour with certain vowels, and its use in instructing deaf children

This paper discusses the construction of an apparatus, Thyratron Inflection Indicator, to help hearing impaired children learn speech.

Evaluation of multiple speech processing combinations in the Cochlear Nucleus 5 cochlear implant system using R-Space simulation

Difficulty understanding speech in the presence of background noise is a common report among cochlear implant recipients. The purpose of this research is to evaluate speech processing options currently available in the Cochlear Nucleus 5 sound processor to determine the best option for improving speech recognition in noise.

Forest Policy Scenario Analysis: Sensitivity of Songbird Community to Changes in Forest Cover Amount and Configuration

Changes in mature forest cover amount, composition, and configuration can be of significant consequence to wildlife populations. The response of wildlife to forest patterns is of concern to forest managers because it lies at the heart of such competing approaches to forest planning as aggregated vs. dispersed harvest block layouts. In this study, we developed a species assessment framework to evaluate the outcomes of forest management scenarios on biodiversity conservation objectives. Scenarios were assessed in the context of a broad range of forest structures and patterns that would be expected to occur under natural disturbance and succession processes. Spatial habitat models were used to predict the effects of varying degrees of mature forest cover amount, composition, and configuration on habitat occupancy for a set of 13 focal songbird species. We used a spatially explicit harvest scheduling program to model forest management options and simulate future forest conditions resulting from alternative forest management scenarios, and used a process-based fire-simulation model to simulate future forest conditions resulting from natural wildfire disturbance. Spatial pattern signatures were derived for both habitat occupancy and forest conditions, and these were placed in the context of the simulated range of natural variation. Strategic policy analyses were set in the context of current Ontario forest management policies. This included use of sequential time-restricted harvest blocks (created for Woodland caribou (Rangifer tarandus) conservation) and delayed harvest areas (created for American marten (Martes americana atrata) conservation). This approach increased the realism of the analysis, but reduced the generality of interpretations. We found that forest management options that create linear strips of old forest deviate the most from simulated natural patterns, and had the greatest negative effects on habitat occupancy, whereas policy options that specify deferment and timing of harvest for large blocks helped ensure the stable presence of an intact mature forest matrix over time. The management scenario that focused on maintaining compositional targets best supported biodiversity objectives by providing the composition patterns required by the 13 focal species, but this scenario may be improved by adding some broad-scale spatial objectives to better maintain large blocks of interior forest habitat through time.

Understanding Demographic and Behavioral Mechanisms that Guide Responses of Neotropical Migratory Birds to Urbanization: a Simulation Approach

Although studies often report that densities of many forest birds are negatively related to urbanization, the mechanisms guiding this pattern are poorly understood. Our objective was to use a population simulation to examine the relative influence of six demographic and behavioral processes on patterns of avian abundance in urbanizing landscapes. We constructed an individual-based population simulation model representing the annual cycle of a Neotropical migratory songbird. Each simulation was performed under two landscape scenarios. The first scenario had similar proportions of high- and low-quality habitat across the urban to rural gradient. Under the first scenario, avian density was negatively related to urbanization only when rural habitats were perceived to be of higher quality than they actually were. The second landscape scenario had declining proportions of high-quality habitat as urbanization increased. Under the second scenario, each mechanism generated a negative relationship between density and urbanization. The strongest effect on density resulted when birds preferentially selected habitats in landscapes from which they fledged or were constrained from dispersing. The next strongest patterns occurred when birds directly evaluated habitat quality and accurately selected the highest-quality available territories. When birds selected habitats based on the presence of conspecifics, the density–urbanization relationship was only one-third the strength of other habitat selection mechanisms and only occurred under certain levels of population survival. Although differences in adult or nest survival in the face of random habitat selection still elicited reduced densities in urban landscapes, the relationships between urbanization and density were weaker than those produced by the conspecific attraction mechanism. Results from our study identify key predictions and areas for future research, including assessing habitat quality in urban and rural areas in order to determine if habitats in urban areas are underutilized.

Simulation of monsoon disturbances in the LMD GCM

The monsoon depressions that form over India during the summer are analyzed using simulations from the Laboratoire de Meteorologie Dynamique general circulation model. This type of synoptic system often occurs with a frequency of one to two per month and can produce a strong Indian rainfall. Two kinds of analyses are conducted in this study. The first one is a subjective analysis based on the evolution of the precipitation rate and the pattern of the sea level pressure. The second one is an objective analysis performed using the TRACK program, which identifies and tracks the minima in the sea level pressure anomaly held and computes the statistics for the distribution of systems. The analysis of a 9-yr control run, which simulates strong precipitation rates over the foothills of the Himalayas and over southern India but weak rates over central India, shows that the number of disturbances is coo low and that they almost never occur during August, when break conditions prevail. The generated disturbances more often move north, toward the foothills of the Himalayas. Another analysis is performed to study the effect of the Tibetan Plateau elevation on these disturbances with a 9-yr run carried out with a Tibetan Plateau at 50% of its current height. It is shown that this later integration simulates more frequent monsoon disturbances, which move rather northwestward, in agreement with the current observations. The comparison between the two runs shows that the June-July-August rainfall difference is in large part due to changes in the occurrence of the monsoon disturbances.