http://hdl.handle.net/2099/3424 2013-05-26T09:21:03Z http://hdl.handle.net/2099/4695 Title: Una formulación general y eficiente de las fracturas en el MEF: I. Aspectos teóricos Authors: Juanes, Rubén; Samper Calvete, Francisco Javier Abstract: El desarrollo de modelos numéricos ha permitido abordar la resolución de problemas progresivamente más complejos en muchos campos de la ingeniería. En Hidrología Subterránea se hace cada vez más necesaria la aplicación de modelos tridimensionales que tengan en cuenta la existencia de heterogeneidades y vías preferentes de flujo en medios fracturados. En esta serie de dos artículos se presenta una formulación numérica eficiente y completamente general para el tratamiento de fracturas embebidas en un medio poroso y de las condiciones de contorno en el método de elementos finitos1. En el primero de ellos se presenta el planteamiento general del problema matemático como un problema de valores iniciales y de contorno. Se deducen las expresiones para el cálculo de las derivadas cartesianas y para la evaluación de las integrales sobre hipersuperficies m-dimensionales en espacios Euclidianos n-dimensionales. Estas expresiones, basadas en el cálculo en variedades, tienen una aplicación directa al caso de integración en contornos y fracturas (m = 1, 2) en medios tridimensionales (n = 3). Este tratamiento conduce a una formulación compacta que es aplicable a la integración numérica en líneas, superficies y volúmenes en dominios tridimensionales, evitándose de esta forma los cálculos farragosos de la formulación tradicional. El primer articulo concluye con una descripción de cómo se organizan los cálculos en un programa de elementos finitos. En el segundo art´ıculo36 se presenta la aplicación de esta formulación a una serie de casos sintéticos de transporte de solutos a través de medios porosos y fracturados que ilustran claramente el potencial, la aplicabilidad y las ventajas numéricas del tratamiento adoptado. 2000-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/2099/4657 Title: Esquemas de alta resolución para resolver las ecuaciones de “shallow water” Authors: Brufau, Pilar; García Navarro, Pilar Abstract: En este trabajo se revisan algunos esquemas numéricos en su aplicación a la modelización del flujo de superficie libre en una dimensión. El flujo de superficie libre en canales se describe matemáticamente con las ecuaciones de shallow water o de St. Venant. Se trata de un sistema hiperbólico de leyes de conservación discretizado mediante diferencias y volúmenes finitos. Describiremos cuatro métodos explícitos de alta resolución. En primer lugar, un esquema upwind de primer orden espacial y temporal; en segundo lugar, la generalización del esquema anterior a segundo orden; en tercer lugar un esquema de extrapolación de variables de segundo orden y por último un esquema clásico como es el esquema de segundo orden de MacCormack con corrección TVD que le confiere propiedades no oscilatorias. Como casos test se analiza un ejemplo de rotura de presa y la simulación de flujo estacionario en un canal en diversos regímenes: subcrítico, supercrítico y transcrítico. En todos los casos se comparan los resultados numéricos obtenidos con todos los esquemas junto a la solución exacta del problema, pudiendo discernir cuales se comportan mejor y en qué condiciones. 2000-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/2099/4654 Title: Un modelo de remodelación ósea interna basado en los principios de la Mecánica del Daño Authors: Doblaré, Manuel; García, José Manuel; García, Luís Abstract: Se presenta en este trabajo un nuevo modelo de remodelación ósea interna basado en los principios de la Mecánica del Daño. Como variables internas se utilizan la densidad aparente y el denominado ”fabric tensor” que constituyen las variables naturales de la microestructura homogeneizada del hueso, incorporando respectivamente la porosidad y la direccionalidad de las trabéculas. En función de ellas se define el tensor de remodelación, equivalente al de daño, que caracteriza de forma completa la microestructura y la rigidez. A continuación, se definen los distintos elementos de la teoría en analogía a los modelos de daño: criterios de reabsorción y crecimiento (multisuperficie de daño), la ley de evolución y la regularización viscosa de las condiciones de carga-descarga que permiten definir la ”dirección” y módulo de la velocidad de remodelación respectivamente. En el presente modelo se ha considerado una ley de evolución asociada, por lo que es necesario definir inicialmente el tensor termodinámicamente asociado al de remodelación. Para superficies de carga convexas, una ley de evolución asociada implica, en este caso, el cumplimiento del principio de la mínima disipación mecánica, en contraposición al caso de materiales inertes que cumplen el principio de máxima disipación. El presente modelo se aplica al estudio de la extremidad proximal del fémur dando lugar a unos resultados, tanto de distribución de densidades como de direcciones y valores principales de ortotropía en cada punto muy cercanos a los experimentales,y en cualquier caso, mucho mejores que los presentados por otros autores con modelos fenomenológicos menos consistentes desde el punto de vista termodinámico y microestructural. 2000-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/2099/4645 Title: Método multimalla adaptativo utilizando dualidad en elasticidad plana Authors: Domínguez, María del Carmen; Ferragut, Luís Abstract: En este trabajo se presenta un método multimalla adaptativo para la formulación mixta de problemas en elasticidad plana. En primer lugar se introduce una formulación mixta-híbrida, donde la continuidad de las componentes normales σn del tensor de tensión σ sobre los lados de los elementos se impone indirectamente utilizando un multiplicador de Lagrange. Se plantean a continuación dos aproximaciones numéricas diferentes que se asocian de manera natural al problema primal y dual respectivamente. El Principio de energía complementaria proporciona una estimación del error a posteriori. Para la resolución efectiva de ambos sistemas de ecuaciones se ha diseñado un algoritmo multimalla no estándar que permite resolver con un coste razonable y de manera integrada los dos problemas, dual y primal. Finalmente se presenta una aplicación numérica significativa para comprobar la eficacia del estimador y el buen comportamiento del algoritmo diseñado. 2000-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/2099/4606 Title: Análisis tridimensional comparativo de la respuesta de prótesis de cadera mediante elementos finitos Authors: Maldonado, Zully; Bendayan, José; Cerrolaza, Miguel; Kinzbruner, David Abstract: Este trabajo reporta los resultados obtenidos al efectuar un análisis comparativo de las tensiones que se producen cuando se introducen prótesis totales de cadera en el fémur humano, con el fin de reemplazar la articulación coxofemoral. Se modelaron varias geometrías de prótesis con herramientas CAD-CAM y se realizaron análisis por elementos finitos de la interacción hueso-cemento y cemento-prótesis. Se proponen nuevas geometrías distales del implante, a fin de reducir las tensiones cortantes en las interfaces, las cuales son las responsables del fenómeno de reabsorción ósea y consecuente aflojamiento y pérdida de la cirugía de reemplazo. Se analizan igualmente dos materiales (Acero quirúrgico A316L y una aleación de Titano- Aluminio-Vanadio Ti6AL4V) as´ı como varios casos de carga biológicos a los cuales estaría sometido el implante durante su vida útil. 2000-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/2099/4560 Title: Un algoritmo de contacto para el análisis explícito de procesos de embutición Authors: Flores, Fernando G. Abstract: En el presente trabajo se presentan aspectos algorítmicos para el tratamiento del problema de contacto friccional entre herramientas y chapa en la simulación de procesos de embutición de láminas. El objetivo principal del trabajo es obtener un algoritmo de búsqueda efectivo y computacionalmente económico para la determinación de los puntos en contacto. Para ello se consideran las características propias de este tipo de procesos y del esquema explícito de integración. Por otro lado se pretende que el algoritmo sea suficientemente general como para tratar superficies de herramientas definidas a través de triangularizaciones “no conformes” y que puedan presentar solapamientos o brechas (pequeñas). Se muestra en un ejemplo el tipo de mallas tratadas y los resultados obtenidos. 2000-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/2099/4559 Title: Desarrollo de un método numérico para la determinación del mapa tensional en la zona de contacto entre dos cuerpos Authors: Estrems, Manuel; Faura, Félix; Pedrero, José I. Abstract: Se presenta un método numérico para la determinación del mapa tensional en la zona de contacto entre dos cuerpos, a partir de la distribución de presiones sobre la superficie. Este método permite determinar el campo de tensiones cerca de la superficie. Se ha aplicado a las superficies lubricadas donde la picadura es el tipo de fallo más usual en componentes mecánicos como engranajes, cojinetes, etc. Se han usado dos modelos de lubricación: el numérico de Dowson y Higginson, y el analítico de Greenwood. Los resultados muestran que hay una influencia importante de la lubricación sobre la localización del origen de la grieta de la picadura en la superficie y no en la subsuperficie. 2000-01-01T00:00:00Z