Determinação da carbonização na madeira de pinheiro quando submetida a elevadas temperaturas para diferentes direcções das fibras

A grande vulnerabilidade da madeira quando submetida a uma acção acidental, requer uma avaliação rigorosa do seu comportamento térmico e mecânico, quando utilizada para fins de construção. Com o presente trabalho, pretende-se determinar experimentalmente a espessura da camada carbonizada em perfis de madeira de pinheiro, submetidos a elevadas temperaturas. Será verificada a influência da acção térmica nos perfis de madeira atendendo às diferentes direcções das fibras. Os resultados experimentais são comparados com os resultados numéricos obtidos utilizando um programa de elementos finitos, o Ansys

Charring rate determination of wood pine profiles submitted to high temperatures

The wood material presents an increasing use for structural engineering applications in buildings and other specials engineering production. To assess safety rules, this type of elements should have sufficient mechanical resistance to guarantee the design loads. Wood is a natural material and is submitted to many constantly changing influences. The high wood vulnerability, due accidental conditions, requires rigorous thermal and mechanical assessment. The combustion and the chemical phenomena occurred in wood during an accidental situation of elevated temperature is a complex study issue. When wood structures are exposed to high temperatures, the burned wood becomes a char layer which loses all strength but insulating temperature rise in the core of material. The charring rate is more or less constant and mainly depends on the density and moisture content wood properties. Safety rules and guidelines should be useful for different wood applications. The fire safety of this type of material involves prevention, inhibition, detection and evacuation. This involves appropriate design rules, installation, construction and maintenance of the wood material applications. This paper proposes an experimental and a numerical method for charring rate determination in pine wood. Different pine sections will be tested and submitted to high temperatures using a heating power unit based on electrical resistances. The temperature results will be measured through wood profile during time heating exposure. Using appropriated material properties and boundary conditions, reasonable predictions of charring layer with a finite element analysis method, can be provided. The thermal response obtained with the finite element formulation will be compared with experimental results, in several series of wood pine profiles. Char layer thickness will be determined

Morphological analysis of the proximal femur using CT images

The main objective of this work is to evaluate the femur morphology in women, through a digital methodology using Computed Tomography or CT medical images. Because of the great variation of femur anatomy there are few detailed studies of the geometry and the femur morphology, needed to the best bone-implant fit to a patient. Recently, studies propose different techniques to be used for the design of the human femur geometry and present some results from a group of populations

Evaluation of the cortical bone thickness in lumbar vertebra using CT and RP experimental techniques

The main objective of this paper was to assess the cortical bone thickness of human lumbar vertebra, through Computed Tomography (CT) images by using radiology reading software (iQ-VIEW), image processing software (ScanIP) and the rapid prototyping (RP) experimental methodology. The study here presented focus sixteen postmenopausal patients from the North of Portugal, with age between 50 and 85 years, collected from May to June 2011. All clinical data were obtained in a Medical Centre of Radiology and Imaging, in Porto. Results regarding the cortical bone thickness and the biomechanical resistance of human lumbar vertebra are presented in this work. The acquirement of accurate values, concerning cortical bone thickness, could improve the prediction of fracture risk

Análise numérica não-linear do joelho humano quando solicitado por impacto frontal

A articulação do joelho é um sistema complexo e de grande importância no esqueleto humano. Para além das funções de transferência de forças, permite a estabilidade e a mobilidade do membro inferior. A articulação do joelho é essencial para actividades como andar, subir escadas ou ficar de pé. É a principal articulação nas actividades que envolvam desportos. As lesões da articulação do joelho são frequentes, nomeadamente em modalidades desportivas que envolvam ou não contacto, através de distensões dos ligamentos. Estas distensões ocorrem quando o pé está fixo ao solo. Um número elevado de lesões acontece ainda devido a acidentes provocados por colisões entre veículos e pessoas (Grzegorg et al, 2001). O presente trabalho tem como principal objectivo efectuar uma análise numérica do comportamento não linear do joelho humano quando submetido a impacto frontal

Estudo numérico e experimental de modos de falha em placas de aço aparafusadas

Neste trabalho será apresentado um modelo numérico utilizando o software Ansys para estudo não linear do comportamento de placas em aço, aparafusadas, quando submetidas a esforços para além da sua capacidade elástica. Serão utilizados elementos finitos sólidos e de contacto, que permitirão obter resultados dos modos de falha que ocorrem nas juntas aparafusadas sobrepostas. Serão apresentados resultados experimentais em placas com as mesmas características. Os modos de falha obtidos nos ensaios realizados, permitirão observar a resistência última das ligações, e comprovar que a resistência ao corte nas ligações, aumenta com o aumento do comprimento da zona lisa do parafuso

Perfis IPE ao fogo: método da capacitância global versus modelo computacional

Neste trabalho é descrito o processo de condução transiente em sólidos, ou método da capacitância global, considerando o estudo de perfis IPE submetidos ao fogo. Alguns corpos sólidos apresentam um comportamento térmico quase uniforme durante todo o processo de transferência de calor. A temperatura nestes corpos pode ser considerada apenas função do tempo, pelo que o método da capacitância global (lumped capacitance method) permite uma ótima simplificação, sendo geralmente aceite e aplicável para Bi≤1. Por conseguinte, a análise do comportamento de corpos com alta condutividade térmica recorrendo a este método é adequada. Foram ainda considerados os mesmos modelos de perfis, através de uma análise térmica bidimensional em regime não estacionário, considerando um programa de elementos finitos. O método da capacitância global permite validar os resultados obtidos na simulação numérica. Os resultados são apresentados para discussão e análise.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Variação da resistência do colo do fémur em função da idade, utilizando um modelo não linear de elementos finitos

Vários autores referem alterações da espessura do osso cortical da extremidade proximal do fémur bem como alterações das propriedades biomecânicas do osso cortical em função da idade. Com este trabalho pretende-se avaliar o impacto destas alterações na resistência da extremidade proximal do fémur aos carregamentos próprios de actividades quotidianas. Para isso utilizou-se uma tomografia computorizada e recorreu-se ao modelo de elementos finitos considerando o osso cortical como material com comportamento elasto-plástico. Os resultados obtidos permitem concluir que as alterações do osso cortical em função da idade podem ser determinantes no aumento do risco de fractura, realçando a importância de medidas preventivas que impeçam ou revertam estas alterações do osso cortical

Human femur assessment using isotropic and orthotropic materials dependent of bone density

The bone mass reduction and the deterioration of the tissue micron-architecture lead to a bigger fragility of the bone and to the consequent increase of the fracture risk. For this fact, it is considered excellent the quantification of the mass density and the verification of its influence in the bone resistance assessment. The apparent density is defined as the density without fluid influence, being the effective density at that includes the marrow mass, essentially fluid. This measurement is made through the use of a gray scale values on the medical image in study. The values in Hounsfield units are determined, being this scale later converted into measure of the bone density. With this measure an exponential relation will be used allowing calculate the biomechanics properties dependence for cortical and trabecular bone. With this work it is intended to assessment the susceptible weak zones, for a human femur with 70 years old, using the finite element method through ANSYS® program. The main objective is obtaining the stresses distributions, using different values of bone density and their relation with exponential laws for isotropic and orthotropic materials properties