Computational modelling of the FSSW joining for the analysis of the welding process

En el presente trabajo se estudia el proceso de friction stir spot welding de planchuelas de aleación de aluminio AA6082 utilizando dos métodos de cálculo sucesivos. En una primera etapa se modela la inserción del perno en el material a soldar como un problema unidimensional axisimétrico no estacionario.De este caso se extrae el campo de temperaturas que es utilizado como campo de condiciones térmicas iniciales al momento de modelar el proceso de permanencia en el paso siguiente. Esta segunda etapa del proceso se realiza mediante un modelo bidimensional axisimétrico considerando al material constitutivamenteviscoplástico y, consecuentemente, resolviendo un problema de flujo de Stokes con viscosidades no lineales. Como resultados de este caso se obtienen los campos de velocidades, temperaturas y tensiones para todo el continuo. Las estimaciones realizadas se comparan con resultados experimentales de soldaduras de punto por fricción agitación.In this work, the friction stir spot welding process of AA6082 aluminium allow slabs is studied by means of two different methods of calculation. Firstly, the pin insertion is modelled as an axisymmetric one dimensional non stationary problem. The resulting temperatures field is used in the second phase of calculus as initial thermal conditions at the moment of modelling the following tool dwelling process. This second phase the welding process is modelled using an axysimmetric continuum, assuming a viscoplastic material, therefore solving a Stokes’ flow problem with non linear viscosity. The velocity, temperatures and stress fields are obtained for the whole domain. The obtained results are compared to experimental results in friction stir spot weldments.Fil: Carr, Gustavo Eduardo. Universidad Nacional de Mar del Plata; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Santiago, Diego A.. Universidad Nacional de Mar del Plata; ArgentinaFil: Urquiza, Santiago Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata; ArgentinaFil: Lombera, Guillermo Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata; Argentin

Prediction of weld line location for injection molded thermoplastic components

Weld lines in polymeric injection molded parts occur wherever two or more melt fronts meet. They cause reduced mechanical properties and visual defects due to the poor intermolecular entanglement, molecular orientation induced by the fountain flow and the stress concentration effect of surface V-notch. A challenge related to these defects is that they are hard to detect and monitor because they’re usually not visible to the naked eye. Through this paper a numerical model for mold filling simulations has been developed aiming to predict the location of this defect and the initial meeting angle between the colliding flow fronts. A hybrid interface tracking technique was implemented in conjunction with a fix topology pseudo-quadratic mesh. Navier-Stokes equations were reduced to Hele-Shaw equations for thin plates. For validating purposes polypropylene plates injection moldings with weld lines were produced using a two-gated mold in a laboratory scale injector machine. Location of the defect was measure using an optical polariscope and then contrasted with simulation results. In order to establish the differences between 3D and Hele-Shaw models, predictions of weld line location were compared with the results provided by commercial injection molding simulation package Moldex3D.Publicado en: Mecánica Computacional vol. XXXV, no. 6Facultad de Ingenierí

Prediction of weld line location for injection molded thermoplastic components

Weld lines in polymeric injection molded parts occur wherever two or more melt fronts meet. They cause reduced mechanical properties and visual defects due to the poor intermolecular entanglement, molecular orientation induced by the fountain flow and the stress concentration effect of surface V-notch. A challenge related to these defects is that they are hard to detect and monitor because they’re usually not visible to the naked eye. Through this paper a numerical model for mold filling simulations has been developed aiming to predict the location of this defect and the initial meeting angle between the colliding flow fronts. A hybrid interface tracking technique was implemented in conjunction with a fix topology pseudo-quadratic mesh. Navier-Stokes equations were reduced to Hele-Shaw equations for thin plates. For validating purposes polypropylene plates injection moldings with weld lines were produced using a two-gated mold in a laboratory scale injector machine. Location of the defect was measure using an optical polariscope and then contrasted with simulation results. In order to establish the differences between 3D and Hele-Shaw models, predictions of weld line location were compared with the results provided by commercial injection molding simulation package Moldex3D.Publicado en: Mecánica Computacional vol. XXXV, no. 6Facultad de Ingenierí

Estimation of stresses in arterial tissue: from residual stresses to material parameters

In the past decades a considerable amount of literature has been published addressing the study of the mechanical behavior of arterial walls. In these works, researchers have developed constitutive models and characterized the typical ranges for the values of material parameters of vascular tissues. Moreover, the existence of residual stresses in configurations free of loads was revealed, and its impact in the general stress state of the tissue was quantified. Currently, ex-vivo experiments such as inflation-extension tests and biaxial stress tests are extensively used for the estimation of the constitutive parameters in arterial wall probes. Also, destructive experiments involving radial cutting of specimens and the separation of arterial layers are used to identify layer-specific residual deformations (and stresses). For the latter scenario, material parameters are assumed to be known. In this context, a technique for the simultaneous characterization of residual deformations and material parameters in the arterial wall is proposed. This approach is based on data tipically obtained from inflation-extension tests, assuming that the material configuration and the radial displacement of the vessel is known for different load conditions given by fixed axial stretch and internal pressure values. The characterization problem is tackled through the minimization of a cost functional that measures the mechanical disequilibrium of the known material configuration and the discrepancy between the predicted and observed displacement of the outer vessel boundary. To illustrate the feasibility of the proposed methodology a manufactured-solution example is presented.Publicado en: Mecánica Computacional vol. XXXV, no. 9.Facultad de Ingenierí

Estimation of stresses in arterial tissue: from residual stresses to material parameters

In the past decades a considerable amount of literature has been published addressing the study of the mechanical behavior of arterial walls. In these works, researchers have developed constitutive models and characterized the typical ranges for the values of material parameters of vascular tissues. Moreover, the existence of residual stresses in configurations free of loads was revealed, and its impact in the general stress state of the tissue was quantified. Currently, ex-vivo experiments such as inflation-extension tests and biaxial stress tests are extensively used for the estimation of the constitutive parameters in arterial wall probes. Also, destructive experiments involving radial cutting of specimens and the separation of arterial layers are used to identify layer-specific residual deformations (and stresses). For the latter scenario, material parameters are assumed to be known. In this context, a technique for the simultaneous characterization of residual deformations and material parameters in the arterial wall is proposed. This approach is based on data tipically obtained from inflation-extension tests, assuming that the material configuration and the radial displacement of the vessel is known for different load conditions given by fixed axial stretch and internal pressure values. The characterization problem is tackled through the minimization of a cost functional that measures the mechanical disequilibrium of the known material configuration and the discrepancy between the predicted and observed displacement of the outer vessel boundary. To illustrate the feasibility of the proposed methodology a manufactured-solution example is presented.Publicado en: Mecánica Computacional vol. XXXV, no. 9.Facultad de Ingenierí

Estimation of stresses in arterial tissue: from residual stresses to material parameters

In the past decades a considerable amount of literature has been published addressing the study of the mechanical behavior of arterial walls. In these works, researchers have developed constitutive models and characterized the typical ranges for the values of material parameters of vascular tissues. Moreover, the existence of residual stresses in configurations free of loads was revealed, and its impact in the general stress state of the tissue was quantified. Currently, ex-vivo experiments such as inflation-extension tests and biaxial stress tests are extensively used for the estimation of the constitutive parameters in arterial wall probes. Also, destructive experiments involving radial cutting of specimens and the separation of arterial layers are used to identify layer-specific residual deformations (and stresses). For the latter scenario, material parameters are assumed to be known. In this context, a technique for the simultaneous characterization of residual deformations and material parameters in the arterial wall is proposed. This approach is based on data tipically obtained from inflation-extension tests, assuming that the material configuration and the radial displacement of the vessel is known for different load conditions given by fixed axial stretch and internal pressure values. The characterization problem is tackled through the minimization of a cost functional that measures the mechanical disequilibrium of the known material configuration and the discrepancy between the predicted and observed displacement of the outer vessel boundary. To illustrate the feasibility of the proposed methodology a manufactured-solution example is presented.Publicado en: Mecánica Computacional vol. XXXV, no. 9.Facultad de Ingenierí

Modelado numérico del proceso de soldadura de punto por fricción y sus aplicaciones a la industria naval

La soldadura de punto por fricción agitación o FSSW, es un método de unión del tipo traslape (lap joint) de materiales, cada vez más utilizado en la industria naval. Se utiliza para unir principalmente aleaciones de aluminio y aceros. Presenta ventajas frente a la soldadura de arco ya que permite soldar materiales disímiles, requiere menor energía y no produce radiación ni gases tóxicos. Actualmente, se encuentra insatisfecha para la industria la necesidad de soldar espesores de aleaciones de aluminio mayores a 3mm. En la literatura sobre el tema se halló una variedad de técnicas y de modelos constitutivos para representar el comportamiento de los materiales, así como también para el modelado de las condiciones de fricción, sin encontrarse aún lo más adecuado para su estudio. Se determinaron como las dos variables más importantes a la relación diámetro del hombro de la herramienta y las condiciones de contacto entre herramienta y material. En esta dirección, y buscando determinar las condiciones que permitan soldar grandes espesores con éxito, se realizaron cálculos mediante el método de Elementos Finitos a fin de determinar la incidencia en el proceso de soldadura del diámetro del hombro según diferentes expresiones matemáticas para representar las condiciones de contacto. Se discutió acerca de los resultados obtenidos en relación con los resultados numéricos y experimentales encontrados en la literatura, encontrando buena correlación con resultados publicados, tanto en rangos de temperaturas máximas como en tendencias de los resultados numéricos obtenidos.Publicado en: Mecánica Computacional vol. XXXV, no. 4Facultad de Ingenierí

Modelado numérico del proceso de soldadura de punto por fricción y sus aplicaciones a la industria naval

La soldadura de punto por fricción agitación o FSSW, es un método de unión del tipo traslape (lap joint) de materiales, cada vez más utilizado en la industria naval. Se utiliza para unir principalmente aleaciones de aluminio y aceros. Presenta ventajas frente a la soldadura de arco ya que permite soldar materiales disímiles, requiere menor energía y no produce radiación ni gases tóxicos. Actualmente, se encuentra insatisfecha para la industria la necesidad de soldar espesores de aleaciones de aluminio mayores a 3mm. En la literatura sobre el tema se halló una variedad de técnicas y de modelos constitutivos para representar el comportamiento de los materiales, así como también para el modelado de las condiciones de fricción, sin encontrarse aún lo más adecuado para su estudio. Se determinaron como las dos variables más importantes a la relación diámetro del hombro de la herramienta y las condiciones de contacto entre herramienta y material. En esta dirección, y buscando determinar las condiciones que permitan soldar grandes espesores con éxito, se realizaron cálculos mediante el método de Elementos Finitos a fin de determinar la incidencia en el proceso de soldadura del diámetro del hombro según diferentes expresiones matemáticas para representar las condiciones de contacto. Se discutió acerca de los resultados obtenidos en relación con los resultados numéricos y experimentales encontrados en la literatura, encontrando buena correlación con resultados publicados, tanto en rangos de temperaturas máximas como en tendencias de los resultados numéricos obtenidos.Publicado en: Mecánica Computacional vol. XXXV, no. 4Facultad de Ingenierí

Un Modelo No Lineal de la Dinámica del Flujo Sanguíneo y la Pared Arterial

Con tendencia creciente, el modelado computacional se está empleando para evaluar causas, predecir el desarrollo y optimizar tratamientos de varias patologías del sistema arterial. Esto debido principalmente a la potencialidad de estas técnicas para producir información cada vez más realista, con un mejor nivel de detalle y mejor precisión. Más aún, los modelos computacionales personalizados -específicos para cada paciente- se han vuelto atractivos para médicos e investigadores debido a que aportan información de relevancia para las evaluaciones clínicas a bajo costo. Sin embargo, los resultados del modelado computacional son altamente dependientes de la complejidad y realismo de las hipótesis simplificativas y también de la precisión de las representaciones geométricas. En el caso particular de la hemodinámica de distritos arteriales paciente-específicos, el problema de interacción fluido estructura asociado presenta ciertos obstáculos relacionados con las características altamente nolineales de las ecuaciones gobernantes que deben ser abordados adecuadamente. Otro aspecto a ser considerado cuando se requiere evaluar las tensiones en la pared arterial, es que las geometrías obtenidas de imágenes médicas corresponden a configuraciones espaciales que no concuerdan con la configuración libre de cargas. Consecuentemente, esto puede llevar a evaluaciones incorrectas de los niveles de tensión parietal. Con estas cuestiones como guía, en este trabajo desarrollamos un modelo computacional de la pared arterial -considerada como un material hiperelástico- basado en una configuración deformada, por ejemplo la configuración diastólica. Esto se realiza para tener en cuenta las caracteristicas geométricas apropiadas de los distritos arteriales con el objetivo de mejorar la precisión de las deformaciones y las tensiones calculadas. De esta manera, el problema del equilibrio es planteado en una configuración predeformada y con precarga. La correspondiente formulación es linealizada asumiendo conocida dicha configuración espacial. Además, se plantea el problema de acoplamiento fluido estructura asumiendo como conocida la misma configuración diastólica. En este contexto, es provista una linealización completa tanto para la descripción ALE en la subregión de fluido como para el problema de equilibrio del sólido. Las ecuaciones resultantes son discretizadas mediante el método de Elementos Finitos. Finalmente, esta formulación es utilizada para evaluar la respuesta mecánica de un segmento arterial sujeto a cargas hemodinámicas realistas.Fil: Urquiza, Santiago Adrian. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Mecanica; Argentina. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Medicina Assistida por Computação Científica; BrasilFil: Aguero Parosi. Nicolas F.. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Mecanica; ArgentinaFil: Caballero, Daniel. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Mecanica; ArgentinaFil: Lombera, Guillermo Alfredo. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Mecanica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Blanco, Pablo Javier. Laboratório Nacional de Computação Científica. Petrópolis; Brasil. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Medicina Assistida por Computação Científica; BrasilFil: Ares, Gonzalo Damián. Laboratório Nacional de Computação Científica. Petrópolis; Brasil. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Medicina Assistida por Computação Científica; BrasilFil: Feijoo, Raul A.. Laboratório Nacional de Computação Científica. Petrópolis; Brasil. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Medicina Assistida por Computação Científica; Brasi

Genetic analyses place most Spanish isolates of Beauveria bassiana in a molecular group with word-wide distribution

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The entomopathogenic anamorphic fungus <it>Beauveria bassiana </it>is currently used as a biocontrol agent (BCA) of insects. Fifty-seven <it>Beauveria bassiana </it>isolates -53 from Spain- were characterized, integrating group I intron insertion patterns at the 3'-end of the nuclear large subunit ribosomal gene (LSU rDNA) and elongation factor 1-alpha (EF1-α) phylogenetic information, in order to assess the genetic structure and diversity of this Spanish collection of <it>B. bassiana</it>.</p> <p>Results</p> <p>Group I intron genotype analysis was based on the four highly conserved insertion sites of the LSU (Ec2653, Ec2449, Ec2066, Ec1921). Of the 16 possible combinations/genotypes, only four were detected, two of which were predominant, containing 44 and 9 members out of 57 isolates, respectively. Interestingly, the members of the latter two genotypes showed unique differences in their growth temperatures. In follow, EF1-α phylogeny served to classify most of the strains in the <it>B. bassiana s.s</it>. (<it>sensu stricto</it>) group and separate them into 5 molecular subgroups, all of which contained a group I intron belonging to the IC1 subtype at the Ec1921 position. A number of parameters such as thermal growth or origin (host, geographic location and climatic conditions) were also examined but in general no association could be found.</p> <p>Conclusion</p> <p>Most Spanish <it>B. bassiana </it>isolates (77.2%) are grouped into a major phylogenetic subgroup with word-wide distribution. However, high phylogenetic diversity was also detected among Spanish isolates from close geographic zones with low climatic variation. In general, no correlation was observed between the molecular distribution and geographic origin or climatic characteristics where the Spanish <it>B. bassiana </it>isolates were sampled.</p