Desarrollo de herramientas numéricas para la simulación de la interacción de estructuras con un fluido a elevado número de Reynolds

En esta tesis se estudia el comportamiento aeroelástico de estructuras altamente flexibles inmersas en una corriente fluida a alto número de Reynolds. El problema se aborda computacionalmente con un esquema particionado que permite utilizar modelos diferentes, cada uno especializado para resolver una de las partes componentes del sistema aeroelástico. La implementación de un esquema particionado para el análisis de fenómenos de interacción fluido-estructura requiere: 1) un modelo aerodinámico para describir el comportamiento del fluido; 2) un modelo estructural/dinámico que permita predecir la respuesta estructural a las cargas aerodinámicas; y 3) un método de interacción para considerar la interdependencia del comportamiento del fluido y de la estructura. Se desarrolla un método de interacción para combinar: a) un modelo estructural compuesto de elementos finitos de vigas deformables y sólidos rígidos, considerando nolinealidades geométricas y comportamiento material anisótropo, viscoelástico, lineal; y b) un modelo aerodinámico basado en el método de red de vórtices inestacionario y no lineal. El método desarrollado asegura la conservación de la energía, de la cantidad de movimiento lineal y de la cantidad de movimiento angular del sistema. Debido al modelo estructural y al modelo aerodinámico utilizados, el esquema propuesto resulta de gran generalidad para el análisis de estructuras esbeltas, altamente flexibles y fabricadas en materiales compuestos, requiriendo un costo computacional moderado, muy por debajo del correspondiente a métodos que utilizan técnicas de volúmenes finitos para el modelo aerodinámico. El método desarrollado es aplicado al estudio aeroelástico de grandes aerogeneradores de eje horizontal a través de una implementación computacional en la que se vinculan dos herramientas preexistentes. Se presentan resultados de casos de estudio realizados sobre un modelo de turbina de 212m de diámetroFil: Maza, Mauro. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Mecánica; Argentina.Ingeniería Aeroespacia

La epistemología del análisis económico estructural

In this paper we focus on the structural approach and structural method developed from Sampedro’s work. We propose that this approach is inside the systemic paradigm and it has two interdependent and necessary ideas. On the one hand, we take as a reference some schools of thought in economics and the structural method with two stages (descriptive and synthesis). On the other hand, some macroeconomic principles has been derived from the vision and the methodology, which give the structural approach an analytical, synthetic, aggregate and historiographical character. In this sense, the main argument is that structural analysis has its own macro-theoretical characterization (although eclectic). In this way, the structural approach allows valid analysis in order to increase our knowledge of the economic reality.En este trabajo se realiza una aproximación al enfoque y método estructural, a partir de los conceptos postulados en la obra de Sampedro y su posterior inclusión dentro de un paradigma sistémico, distinguiéndose dos pilares interdependientes y mutuamente necesarios. Por un lado, para tratar los aspectos epistemológicos se distinguen las escuelas consideradas de referencia en economía y se detalla el método estructural basado en la etapa descriptiva y la de síntesis. Por otro lado, se tratan los principios macroeconómicos que se derivan de la visión y de la metodología y que otorgan al enfoque estructural un carácter analítico, sintético, agregado e historiográfico. En este sentido la tesis principal del artículo es que el análisis estructural posee una caracterización macroeconómica propia (aunque ecléctica) que permite realizar análisis válidos de modo sistemático, con el propósito de aumentar los conocimientos sobre la realidad económica

Integrador temporal de paso variable para análisis dinámico de estructuras y mecanismos

Presentamos un esquema de variación automática del paso de tiempo, para la integración temporal de las ecuaciones de movimiento en dinámica estructural y de mecanismos. Incorporamos este esquema al algoritmo de Hilber, Hughes y Taylor, el cual es apropiado para el tratamiento de los sistemas de ecuaciones diferenciales /algebraicas que caracterizan al análisis dinámico de mecanismos. La estrategia de cambio de paso se basa en el seguimiento de las derivadas de orden superior. Desarrollamos una base teórica original, dando un fundamento sólido al método. Presentamos numerosos ejemplos numéricos de aplicación que ilustran la potencia del algoritmo propuesto.We present a scheme of automatic time step variation for time integrating the equations of motion in structural dynamics. The scheme is incorporated to the Hilber, Hughes and Taylor algorithm, which is well-suited to deal with the differential/algebraic systems typical of mechanisms dynamic simulation. The strategy for chosing the time step is based on monitoring the higher order derivatives. An original theory is presented, giving a solid foundation to the method. Severa1 numerical examples are shown, that illustrate the power of the proposed algorithm.Peer Reviewe

Aplicación de las técnicas de diseño asistido por ordenador a la concepción de estructuras para satélites espaciales

Se presentan aquí una revisión de las técnicas de Ingeniería Asistida por Ordenador (CAE) y su aplicación al diseño de estructuras de satélites espaciales. La descripción de las diversas fases del proceso de diseño y fabricación de satélites espaciales permite conocer el diagrama de flujo de la información y la posible automatización de cada actividad. Se discute el estado actual de la aplicación de la CAE en la Industria Espacial Europea -y en el caso particular de una división Espacial Española- y se presenta tanbién una panorámica de la posible evolución futura. SUMMARY A review of the Computer Aided Engineering (CAE) techniques and their application to the spacecraft structure design in shown here. The description of the different phases of the spacecraft design and manufacturing process allowes to know the information flux diagram and the possible automation of each activity. The present status of CAE application in european Space Industry -and in the particular case of a Spanish Space Division- is discussed and a survey of the possible future evolution is also presented.Peer Reviewe

Algoritmo para la calibración de modelos estructurales en elementos finitos de puentes usando ansys

Este artículo presenta el desarrollo y validación de un algoritmo o metodología que mediante diferentes tipos de optimización incluidos en módulos de ANSYS permite obtener diferencias porcentuales cercanas al 10% con respecto a lo obtenido experimentalmente. La metodología de optimización en el proceso de calibración fue utilizada en dos puentes, Viaducto Portachuelo y Puente Cajamarca, cuyas tipologías y materiales son diferentes entre sí. Para poder calibrar y validar los resultados obtenidos mediante los modelos, se utilizaron valores experimentales, obtenidos ya sea a través de pruebas de carga vertical para el Puente Cajamarca, o análisis de vibraciones ambientales tanto del Puente Cajamarca como del Viaducto Portachuelo. La comparación de los modelos estructurales con lo obtenido experimentalmente antes y después de la calibración muestra una significante mejora representada con una reducción en la diferencia porcentual entre las respuestas obtenidas con el modelo calibrado y las respuestas obtenidas en campo.This paper presents the development and validation of an algorithm or methodology using different types of optimizing modules included in ANSYS it allows for percentage differences around 10 % compared to that obtained experimentally. The optimization methodology in the calibration process was used in two bridges, Cajamarca Bridge and Portachuelo Viaduct, whose typologies and materials are different. To calibrate and validate the results obtained by the models, experimental values were used, obtained either through vertical load testing for Cajamarca Bridge or environmental vibration analysis both as the Portachuelo Viaduct and Cajamarca Bridge. Comparison of structural models with experimentally obtained before and after calibration sample represented a significant improvement with a reduction in the percentage difference between the responses obtained with the calibrated model and the responses obtained in the field.Ingeniero (a) CivilPregrad

Integrador temporal de paso variable para análisis dinámico de estructuras y mecanismos

Presentamos un esquema de variación automática del paso de tiempo, para la integración temporal de las ecuaciones de movimiento en dinámica estructural y de mecanismos. Incorporamos este esquema al algoritmo de Hilber, Hughes y Taylor, el cual es apropiado para el tratamiento de los sistemas de ecuaciones diferenciales /algebraicas que caracterizan al análisis dinámico de mecanismos. La estrategia de cambio de paso se basa en el seguimiento de las derivadas de orden superior. Desarrollamos una base teórica original, dando un fundamento sólido al método. Presentamos numerosos ejemplos numéricos de aplicación que ilustran la potencia del algoritmo propuesto.We present a scheme of automatic time step variation for time integrating the equations of motion in structural dynamics. The scheme is incorporated to the Hilber, Hughes and Taylor algorithm, which is well-suited to deal with the differential/algebraic systems typical of mechanisms dynamic simulation. The strategy for chosing the time step is based on monitoring the higher order derivatives. An original theory is presented, giving a solid foundation to the method. Severa1 numerical examples are shown, that illustrate the power of the proposed algorithm.Peer Reviewe

La desaparición de la barrera del análisis estructural en el desarrollo de los proyectos arquitectónicos

A lo largo de la historia en numerosas ocasiones la imaginación de los creadores ha ido por delante de las posibilidades técnicas de cada momento. Muchas de estas nuevas ideas han requerido largos periodos de tiempo para materializarse como realidad construida, hasta que el desarrollo tecnológico e industrial ha alcanzado un desarrollo suficiente. Estas limitaciones técnicas se han acotado paulatinamente desembocando en la situación actual en la que cualquier planteamiento formal puede ser representado y analizado desde un punto de vista estructural, concluyéndose por tanto que ha desaparecido la barrera del análisis y de la representación gráfica en lo que al desarrollo de los proyectos arquitectónicos se refiere. A lo largo del artículo se analiza cómo la formulación del método de los elementos finitos en la década de los 50 y la posterior generalización de los ordenadores personales y de los paquetes de software de dibujo (C.A.D.) y análisis estructural (F.E.M.) en los estudios de arquitectura e ingeniería en la década de los 80 del siglo pasado, posibilitó el desarrollo de cualquier propuesta arquitectónica por compleja que ésta sea. Esto ha provocado una verdadera revolución a nivel formal en el mundo de la arquitectura, especialmente en el campo de la edificación singular o icónica. Se estudia este proceso a través de ocho casos de estudio

Análisis estructural de edificios de los grandes arquitectos: edificio Johnson Wax by Frank Lloyd Wright

El presente trabajo de investigación se centra en analizar la tipología estructural de la sala de trabajo del edificio "Johnson Wax", una obra muy representativa para la evolución y el cambio conceptual de la arquitectura diseñada por el arquitecto estadounidense Frank Lloyd Wright entre los años 1936 y 1939, con el objetivo principal de determinar el grado de importancia que tiene la solución adoptada en la percepción del espacio arquitectónico. La estancia más reconocida del primer proyecto de Wright para la Johnson Wax es la gran sala de trabajo, donde se distribuyen diáfanamente los diferentes puestos de trabajo de sus empleados en un bosque interior de 60 columnas representativas de la arquitectura orgánica de Wright. Se ha realizado una introducción al ámbito que nos ocupa repasando la evolución histórica de los métodos de cálculo de las estructuras, la influencia que tenían estas en la concepción de la arquitectura y la que van adquiriendo hoy en día y los avances en la representación gráfica de las mismas. Así mismo, se han dado una serie de bases en cuanto a la crítica de las estructuras realizadas por diferentes autores, adquiriendo de esta forma conocimientos que nos permitan enfocar el análisis de una estructura y sus repercusiones. Posteriormente, se ha descrito con la mayor exactitud que nos puede permitir el desarrollo de este trabajo la evolución de la construcción del proyecto en cuestión, desde una breve introducción histórica necesaria para comprender los detalles del proyecto hasta una descripción técnica y más específicos de los elementos constructivos y estructurales característicos de la obra. Una vez organizados todos los aspectos anteriores, se ha llevado a cabo la crítica de la estructura adoptada por el propio Wright, proponiendo una serie de soluciones estructurales alternativas para analizar en qué grado afectan a la concepción y percepción del espacio arquitectónico. La recopilación de los datos de los diferentes supuestos tratados han permitido confirmar que la solución y la tipología original adoptada por Frank Lloyd Wright es, además de muy eficaz estructuralmente y pionera en la época, la más coherente posible con sus principios proyectuales. Gracias a este trabajo, se ha podido valorar la verdadera importancia que tiene la estructura en la concepción de la arquitectura y no como mero residuo de ésta, permitiendo de este modo comprobar el impacto compositivo y visual que la estructura tiene en la concepción de proyectos arquitectónicos.Grado en Fundamentos de la Arquitectur