http://hdl.handle.net/10256/4389 2013-05-18T09:14:23Z 2013-05-18T09:14:23Z Gironès Güell, Xavier http://hdl.handle.net/10256/7518 2013-02-12T01:00:46Z 2013-01-21T00:00:00Z

Metodología y análisis de la fabricación de anhidrita en horno rotativo mediante elementos de inteligencia artificial Gironès Güell, Xavier For the manufacture of gypsum powder applied and checked on its setting, using multiple components. One of the intrinsic components of construction gypsum is the anhydrite, completely dehydrated gypsum, working as inert part. Bayesian networks are one of the tools of industrial management. One of its most important properties is its capacity to self-learning. This research work builds on the improvement of anhydrite calcination process using a rotary kiln direct cooking. The work provide an update as new systems currently used for the manufacture of anhydrite, since in addition to improving process control via control loops more efficient and self-managed, and improvements in levels MES and SCADA provide artificial intelligence elements by applying the above Bayesian networks.; En la fabricación de yeso en polvo, aplicable y controlable en su endurecimiento, se utilizan varios componentes. Uno de los componentes intrínseco del yeso para construcción es la anhidrita o yeso totalmente deshidratado que trabaja como parte inerte. Las redes bayesianas, como sistema experto, son una herramienta de gestión industrial. Una de sus propiedades más importantes es su capacidad de autoaprendizaje. Esta investigación se basará en la mejora del proceso de calcinación de anhidrita usando un horno rotativo de cocción directa. El trabajo aportará como novedad una actualización de los sistemas usados actualmente para la fabricación de anhidrita, ya que aparte de mejorar el control del proceso mediante lazos de control más eficientes y autogestionados, así como la introducción de mejoras en los niveles MES y Scada, aportará una modelización del proceso con elementos de inteligencia artificial mediante la aplicación de dichas redes bayesianas.

2013-01-21T00:00:00Z Sebaey Abdella, Tamer Ali Abdella http://hdl.handle.net/10256/7440 2013-01-30T01:00:54Z 2013-01-11T00:00:00Z

Characterization and optimization of dispersed composite laminates for damage resistant aeronautical structures Sebaey Abdella, Tamer Ali Abdella The main objective of the thesis is to assess the damage resistance and damage tolerance of the non-conventional dispersed laminates and compare the response with the conventional ones. However, part of the effort is spent on understanding the delamination behavior in multidirectional laminates. In the first part of the thesis, the delamination in multidirectional laminates is studied. The objective is to design a proper stacking sequence, capable of avoiding intralaminar damage (crack jumping), to enable the fracture toughness characterization under pure mode I. The result of this study shows that the higher the crack arm bending stiffness, the lower the tendency to crack jumping. This phenomenon is also studied experimentally and the same conclusion is drawn.; The main objective of the thesis is to assess the damage resistance and damage tolerance of the non-conventional dispersed laminates and compare the response with the conventional ones. However, part of the effort is spent on understanding the delamination behavior in multidirectional laminates. In the first part of the thesis, the delamination in multidirectional laminates is studied. The objective is to design a proper stacking sequence, capable of avoiding intralaminar damage (crack jumping), to enable the fracture toughness characterization under pure mode I. The result of this study shows that the higher the crack arm bending stiffness, the lower the tendency to crack jumping. This phenomenon is also studied experimentally and the same conclusion is drawn.

2013-01-11T00:00:00Z Miàs Oller, Cristina http://hdl.handle.net/10256/7374 2013-02-28T12:22:55Z 2012-12-03T00:00:00Z

Analysis of time-dependent flexural behaviour of concrete members reinforced with fibre reinforced polymer bar Miàs Oller, Cristina In this work, long-term behaviour of FRP RC beams has been investigated both analytically and experimentally to further extend the knowledge in this particular research domain. In this respect, a new methodology to determine the long-term deflections due to creep and shrinkage is presented. Based on multiplicative coefficients, the methodology is straightforward and simple, and therefore suitable to be used in design. In addition, an experimental campaign on two series of GFRP RC beams subject to long-term loading has been performed. Different reinforcement ratios, concrete strengths and sustained load levels have been considered. For comparison purposes steel reinforcement has also been used. The experimental long-term results have been reported and discussed. Furthermore they have been compared to predictions using the most representative procedures, as well as, the proposed methodology presented in this work.; En aquest treball, es presenta una nova metodologia per a la determinació de fletxes diferides degudes als efectes de la fluència i la retracció del formigó. La metodologia presentada es basa en coeficients multiplicadors, essent així un mètode directe i simple, apte per ser utilitzar en el disseny. Addicionalment, l’estudi presenta els resultats d’una campanya experimental realitzada en dues etapes, on bigues armades amb barres de material compost han estat sotmeses a càrregues a llarg termini. S’han considerat diferents quanties de reforç, resistències de formigó i nivells de càrrega. Per tal de comparar-ne els resultats, també s’han assajat bigues armades amb barres d’acer. Els resultats experimentals han estat analitzats i comparats amb els models de predicció més significatius, així com amb la metodologia desenvolupada i presentada en aquest estudi.

2012-12-03T00:00:00Z Catalán Artigas, Albert http://hdl.handle.net/10256/7339 2013-01-08T10:21:23Z 2012-05-09T00:00:00Z

Desenvolupament d'una metodologia per la caracterització en terra d'instrumentació espacial Catalán Artigas, Albert This document presents a methodology that (using tunable finite element models) allow validating during the development phase of the project, the behavior that equipment and mechanical systems will have once they are installed in microgravity. To achieve this purpose, a general methodology is developed initially. It can be applied to any space system or equipment necessary to know the behavior of any engineering parameter in case this parameter is affected by the particular space conditions. Later, the general methodology in applied over the VIF System. Thus, a concrete methodology for a mechanical system (VIF System) is developed in order to analyze a set of mechanical parameters that allow predicting on ground the mechanical behavior of this system once it is in microgravity. Once defined the mechanical parameters that are required to be analyzed and characterized form the VIF System (forces, moments, velocities, accelerations, etc), then the test phase started. In this phase, test equipment is developed and the VIF System is installed on. The VIF System is externally excited and it is acquired the VIF System behavior, for different levels of excitement, using the appropriate sensors (accelerometers, strain gauges, position sensors, etc). In this way, it is obtained the characterization of VIF System on ground. Once the VIF system has been already characterized on ground, a finite element model (FEM) of the VIF System is performed. This model is properly characterized to achieve the same behavior that the VIF System showed during previous tests. Finally, the FEM model is modified applying a zero gravity condition. This allows getting the VIF System behavior under these particular microgravity conditions.; El present treball planteja una metodologia que, basant-se fonamentalment en models d’elements finits caracteritzables, permet analitzar, a la fase de desenvolupament del projecte, el comportament que equips i sistemes mecànics tindran un cop es trobin instal•lats en condicions de microgravetat. Per aconseguir aquest propòsit, inicialment es desenvolupa una metodologia general que permet ser aplicada a qualsevol equip o sistema espacial on sigui necessari conèixer el comportament de qualsevol paràmetre d’enginyeria que es trobi afectat per les particulars condicions de l’espai. Posteriorment, la teoria general es particularitza pel cas concret d’un sistema mecànic, el Sistema VIF, plantejant així una metodologia particular que permet predir a terra el comportament que tindran un seguit de paràmetres mecànics quan el Sistema VIF es trobi en condicions de microgravetat. Un cop definits els paràmetres mecànics que es volen analitzar i caracteritzar del Sistema VIF (forces, moments, velocitats, acceleracions, etc), s’inicia la fase de test. En aquesta fase es desenvolupa un equip de test on s’hi instal•la el Sistema VIF. L’excitació externa que s’efectua sobre el Sistema VIF permet recollir, usant els sensors adients (acceleròmetres, galgues extensomètriques, sensors de posició, etc), el comportament del Sistema VIF per diferents nivells d’excitació. D’aquesta manera, s’obté la caracterització del Sistema VIF a terra. Una vegada es disposa del Sistema VIF ja caracteritzat a terra, cal realitzat un model d’elements finits (FEM) del Sistema VIF. Aquest model es caracteritza adequadament per tal que assoleixi el mateix comportament que mostrava el Sistema VIF durant la fase de tests. Finalment, s’aplica sobre el model FEM la condició d’ingravidesa imposant un valor de gravetat nul•la. D’aquesta manera, s’obté el comportament del Sistema VIF en aquestes particulars condicions de microgravetat que proporciona l’espai.

2012-05-09T00:00:00Z Providência, António Bernardo http://hdl.handle.net/10256/7064 2013-01-08T10:21:56Z 2012-07-26T00:00:00Z

Metodologia de personalização de productos baseada em design centrado no utilizador. Methodology to design customized product based on user centered design Providência, António Bernardo This PHD is about design as a tool of interaction based in information systems, allowing not only to understand the relationship of design with the user, as also, based on User Centered Design, to create a methodology that solves real problems derived from its personal needs. In the case study, the work was based on People with Special Needs, which by their limitations spend much of their day sitting and consequently end up suffering from pressure ulcers. From the research methodology resulted an approach that in a first stage relates psychophysical data acquisition and processing derived from information systems, in an approximation to semiotics. In a second stage an application has been developed in LabView for the integration and processing of data relating to acquisition of user data and data regarding the characteristics of materials and prototyping processes. The result is a file that can be interpreted by CAD systems. The third and final phase, based on the interpretation of the data in the CAD system, allows exporting the information to a CAM system and consequently the production of a customized product through rapid manufacturing technology. The work developed resulted in an integrated system called "Core System" divided by modules that allows management of all information in real time regardless of the inputs of each of its sub-modules, allowing each of these changes to be reflected in the final result. The application is the result of research work that relates the different multidisciplinary areas, building, based on correlations and data validation by specialized technicians, information processing models.; Este trabajo aborda el papel como herramienta de interacción basada en los sistemas de información permitiendo no sólo entender mejor la relación del diseño con el usuario y, basándose en el Diseño Centrado en el Usuario, crear una metodología que solucionase problemas reales resultado de una necesidad personal. En el caso de estudio el trabajo se basó en personas con necesidades especiales, que por sus limitaciones pasan gran parte del día sentados, y por eso con el tiempo sufren de úlceras por presión. De la metodología de investigación resultó un enfoque que en una primera etapa relaciona la adquisición y procesamiento de datos psicofísicos en una aproximación a la semiótica partiendo de sistemas de información.

2012-07-26T00:00:00Z Blanco Villaverde, Norbert http://hdl.handle.net/10256/4765 2013-01-08T10:23:45Z 2005-01-21T00:00:00Z

Variable mixed-mode delamination in composite laminates under fatigue conditions: testing & analysis Blanco Villaverde, Norbert La majoria de les fallades en elements estructurals són degudes a càrrega per fatiga. En conseqüència, la fatiga mecànica és un factor clau per al disseny d'elements mecànics. En el cas de materials compòsits laminats, el procés de fallada per fatiga inclou diferents mecanismes de dany que resulten en la degradació del material. Un dels mecanismes de dany més importants és la delaminació entre capes del laminat. En el cas de components aeronàutics, les plaques de composit estan exposades a impactes i les delaminacions apareixen facilment en un laminat després d'un impacte. Molts components fets de compòsit tenen formes corbes, superposició de capes i capes amb diferents orientacions que fan que la delaminació es propagui en un mode mixt que depen de la grandària de la delaminació. És a dir, les delaminacions generalment es propaguen en mode mixt variable. És per això que és important desenvolupar nous mètodes per caracteritzar el creixement subcrític en mode mixt per fatiga de les delaminacions. El principal objectiu d'aquest treball és la caracterització del creixement en mode mixt variable de les delaminacions en compòsits laminats per efecte de càrregues a fatiga. Amb aquest fi, es proposa un nou model per al creixement per fatiga de la delaminació en mode mixt. Contràriament als models ja existents, el model que es proposa es formula d'acord a la variació no-monotònica dels paràmetres de propagació amb el mode mixt observada en diferents resultats experimentals. A més, es du a terme un anàlisi de l'assaig mixed-mode end load split (MMELS), la característica més important del qual és la variació del mode mixt a mesura que la delaminació creix. Per a aquest anàlisi, es tenen em compte dos mètodes teòrics presents en la literatura. No obstant, les expressions resultants per l'assaig MMELS no són equivalents i les diferències entre els dos mètodes poden ser importants, fins a 50 vegades. Per aquest motiu, en aquest treball es porta a terme un anàlisi alternatiu més acurat del MMELS per tal d'establir una comparació. Aquest anàlisi alternatiu es basa en el mètode dels elements finits i virtual crack closure technique (VCCT). D'aquest anàlisi en resulten importants aspectes a considerar per a la bona caracterització de materials utilitzant l'assaig MMELS. Durant l'estudi s'ha dissenyat i construït un utillatge per l'assaig MMELS. Per a la caracterització experimental de la propagació per fatiga de delaminacions en mode mixt variable s'utilitzen diferents provetes de laminats carboni/epoxy essencialment unidireccionals. També es du a terme un anàlisi fractogràfic d'algunes de les superfícies de fractura per delaminació. Els resultats experimentals són comparats amb les prediccions del model proposat per la propagació per fatiga d'esquerdes interlaminars.; Most of the failures in structural elements in use are a consequence of mechanical fatigue. Therefore, fatigue is a decisive factor in designing durable mechanical elements. In laminated composite materials, the fatigue process involves different damage mechanisms that result in the degradation of the material. One of the most important damage mechanisms is the delamination between plies of the laminate. In aeronautical applications, composite plates are sensitive to impact and delamination occurs readily in composite laminates on impact. Many composite components have curved shapes, tapered thickness and plies with different orientations, which make the delamination grow with a mode mix that depends on the extent of the crack. Thus, delaminations generally grow under varying mode mix. It is therefore important to develop methods that can characterise subcritical, mixed-mode growth in fatigue delamination. The main objective of the present investigation is the characterisation of the variable mixed-mode delamination in composite laminates under fatigue conditions. To this end, a mixed-mode fatigue delamination model is proposed. Oppositely to the mixed-mode fatigue delamination models present in the literature, the proposed model takes into account the non-monotonic variation of the propagation parameters with the mode mix observed in different experimental data. Moreover, the mixed-mode end load split (MMELS) test, which main characteristic is that the propagation mode of the interlaminar crack varies with the crack extent, is analysed. Two theoretical approaches present in the literature are considered. However, the resulting expressions for the MMELS test are not equivalent and the differences between approaches can be up to 50 times. A more accurate alternative analysis of the MMELS test is carried out in the present study for comparison. The alternative analysis is based on the finite element method and the virtual crack closure technique. Significant findings are found for precise materials characterisation using the MMELS test. A MMELS test rig is also designed and built. Different specimens of essentially unidirectional carbon/epoxy laminates are tested for the experimental characterisation of fatigue delamination under varying mode mix. A fractographic analysis is also conducted in some of the delaminated fracture surfaces. The experimental results are compared to the predictions of a proposed model for the fatigue propagation of interlaminar cracks.

2005-01-21T00:00:00Z Baena Muñoz, Marta http://hdl.handle.net/10256/4764 2013-01-08T10:23:28Z 2011-02-14T00:00:00Z

Study of bond behaviour between FRP reinforcement and concrete Baena Muñoz, Marta El uso de barras de materiales compuestos (FRP) se propone como una alternativa efectiva para las tradicionales estructuras de hormigón armadas con acero que sufren corrosión en ambientes agresivos. La aceptación de estos materiales en el mundo de la construcción está condicionada a la compresión de su comportamiento estructural. Este trabajo estudia el comportamiento adherente entre barras de FRP y hormigón mediante dos programas experimentales. El primero incluye la caracterización de la adherencia entre barras de FRP y hormigón mediante ensayos de pull-out y el segundo estudia el proceso de fisuración de tirantes de hormigón reforzados con barras de GFRP mediante ensayo a tracción directa. El trabajo se concluye con el desarrollo de un modelo numérico para la simulación del comportamiento de elementos de hormigón reforzado bajo cargas de tracción. La flexibilidad del modelo lo convierte en una herramienta flexible para la realización de un estudio paramétrico sobre las variables que influyen en el proceso de fisuración.; The use of Fibre Reinforced Polymers (FRP) as reinforcement in concrete structures is considered to be a possible alternative to steel in those situations where corrosion is present. The full acceptance of FRP reinforcement in concrete construction is contingent on a complete study and comprehension of all aspects of their structural performance. This thesis investigates the bond behaviour between Fibre Reinforced Polymer (FRP) reinforcement and concrete. Two experimental programs were conducted. In the first program the role of the variables which affect the bond behaviour was studied through pull-out test. In the second program, GFRP RC members were tested in tension to study their cracking response. To conclude the thesis, a numerical model was developed to simulate the cracking behaviour of RC tensile members. Since the model was flexible enough to include any "user-defined" bond-slip law and variable materials' properties, a parametric study was conducted to analyze which are the variables that influence the cracking behaviour.

2011-02-14T00:00:00Z Quintana i Badosa, Guillem http://hdl.handle.net/10256/4763 2013-01-08T10:23:11Z 2010-01-14T00:00:00Z

Stability lobes diagram identification and surface roughness monitoring in milling processes Quintana i Badosa, Guillem La millora de la productivitat i la qualitat són indubtablement dues de les principals exigències del sector productiu modern i factors clau per la competitivitat i la supervivència. Dins aquest sector,la fabricació per arrancada de material juga encara avui en dia un paper protagonista tot i l'aparició de noves tècniques de conformat per addició.Indústries com l'aeronàutica, l'automobilística,la del motlle o l'energètica, depenen en bona part de les prestacions de les màquines-eina. Aquesta Tesi aborda dos aspectes rellevants quan es tracta de millorar de la productivitat i la qualitat del sector productiu: el problema del fimbrament, més conegut per la denominació anglosaxona chatter,i la monitorització de la rugositat superficial en el mecanitzat a alta velocitat.; Productivity and quality improvement are undoubtedly two of the main demands of the modern manufacturing sector and key factors for competitiveness and survival. Within this sector, material removal processes play, still nowadays, a principal role despite the emergence of additive manufacturing techniques. Industries such as aerospace, automotive, molds and dies or energy largely depend on machine tools performance for improved productivity and quality. This Thesis is focused on two important aspects when it comes to improving productivity and quality of the manufacturing sector: chatter problem, and surface roughness monitoring in high speed milling.

2010-01-14T00:00:00Z González Juan, Emilio Vicente http://hdl.handle.net/10256/4762 2013-01-08T10:22:58Z 2011-03-08T00:00:00Z

Simulation of interlaminar and intralaminar damage in polymer-based composites for aeronautical applications under impact loading González Juan, Emilio Vicente 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.; The application of polymer-based composites reinforced by long fibers, called advanced Fiber Reinforced Plastic (FRP), is gradually increasing as a result of their good specific mechanical properties and increased flexibility of design. One of the largest consumers is the aerospace industry, since the application of these materials has clear economic and environmental benefits. When composites are to be used in structural components, a design development program is initiated, where a combination of testing and analysis techniques is typically performed. The development of reliable analysis tools that enable to understand the structure mechanical behavior, as well as to replace most, but not all, the real experimental tests, is of clear interest. Susceptibility to damage from concentrated out-of-plane impact forces is one of the major design concerns of structures made of advanced FRPs used in the aerospace industry. Lack of knowledge of the impact effects on these structures is a factor in limiting the use of composite materials. Therefore, the development of virtual mechanical testing models to analyze the impact damage resistance of a structure is of great interest, but even more, the prediction of the post-impact residual strength. In this sense, the present thesis covers a wide range of analysis of the low-velocity and large mass impact events on monolithic, flat, rectangular, polymer-based laminated composite plates with conventional stacking sequences. Keeping in mind that the main goal of this work is the prediction of the residual compressive strength of an impacted specimen coupon, a set of different tasks are performed in order to provide suitable tools to analyze the problem. Accordingly, the topics which are addressed in this thesis are: the analytical description of the impact, the design and the realization of an experimental test plan, the formulation and implementation of constitutive models for the description of the composite material behavior, and the assessment of the performance of virtual tests based on finite element models where the constitutive models are used.

2011-03-08T00:00:00Z Turon Travesa, Albert http://hdl.handle.net/10256/4761 2013-01-08T10:22:45Z 2006-12-18T00:00:00Z

Simulation of delamination in composites under quasi-static and fatigue loading using cohesive zone models Turon Travesa, Albert 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.; A design tool for the analysis of delamination in laminated composites was developed. The design tool is developed using the damage-tolerance concept to predict both delamination initiation and growth. Therefore, the model developed can be used to perform either strength or damage-tolerance verification of new components, and can be used to assess the necessity to repair or replace in-service components. The model developed can be used either to simulate quasi-static or fatigue loading. A thermodinamically consistent damage model is proposed for the simulation of delamination in composite materials under variable-mode loading. The model is formulated in the context of Damage Mechanics by means of the Cohesive Zone Model concept. Moreover, a methodology to determine the parameters of the constitutive model is proposed. The methodology presented allows the use of coarser meshes that is usually admissible. Finally, the model has been enhanced to simulate high cycle fatigue.

2006-12-18T00:00:00Z