Experimental approach for the determination of the Bridgman's necking parameters

Two ways of determining Bridgman's parameters are presented to estimate the equivalent Bridgman stress-strain (BSS) curve after the onset of necking in cylindrical specimens. The accurate experimental determination of the minimum necking radius, rN, and the radius of curvature of the necking, RN, are considered to be the main problems in applying Bridgman's model to obtain the equivalent BSS curve and describe the plastic behaviour of materials. Using the combined technique of 2D digital image correlation and fringe projection, the 3D positions and displacements of the surface elements are determined for each load stage of a tensile test on steel, aluminium (Al) and copper (Cu) bars. The axial displacements are well fitted with an empirical function that allows accurate estimation of the beginning of necking and its location on the specimen. From the 3D positions, both Bridgman's parameters are estimated by adjusting a torus to the necking zone. The 3D measurements around the necking position have to be well defined to obtain the parameters in a feasible way because the real necking profile does not fit well with the half-circle proposed by Bridgman. Nonetheless, the estimated rN parameters are noisy, affecting the BSS curve. Therefore, an alternative and simpler way for estimating rN and RN is also proposed, only requiring the measurement of total axial displacements along the loading axis of each surface element. In this way, the BSS curve obtained is smooth, although it somewhat underestimates the same curve obtained using experimentally measured 3D data

A comparative study of SISO and MIMO control strategies for floor vibration damping

Civil engineering structures such as floor systems with open-plan layout or lightweight footbridges are susceptible to excessive level of vibrations caused by human loading. Active vibration control (AVC) via inertial mass actuators has been shown to be a viable technique to mitigate vibrations, allowing structures to satisfy vibration serviceability limits. Most of the AVC applications involve the use of SISO (single input single-output) strategies based on collocated control. However, in the case of floor structures, in which mostof the vibration modes are locally spatially distributed, SISO or multi-SISO strategies are quite inefficient. In this paper, a MIMO (multi-inputs multi-outputs) control in decentralised and centralised configuration is designed. The design process simultaneously finds the placement of multiple actuators and sensors and the output feedback gains. Additionally, actuator dynamics, actuator nonlinearities and frequency and time weightings are considered into the design process. Results with SISO and decentralised and centralised MIMO control (for a given number of actuators and sensors) are compared, showing the advantages of MIMO control for floor vibration control

Experimental tests in human-robot collision evaluation and characterization of a new safety index for robot operation

This paper describes an experimental procedure consisting of impact tests that simulate a collision of a human head with an industrial robot with the aim to validate a safety index named as New Index for Robots (NIR) and its outputs. The experiments in this paper are based on lab tests. It is an attempt to characterize the NIR index underlying the main parameters that are involved in crash interaction and to highlight limitations and weakness of suggested impact tests

Herramientas Software para Enseñanzas Relacionadas con la Energía Solar Fotovoltaica

[EN] This paper describes different simulation tools developed in the Universidad de Alcalá in order to teach photovoltaic energy engineering. A web application is compared to other tools, such as spreadsheets and applications in Matlab environment, developed by the authors. In all the cases, the tools are focused on learning project engineering.[ES] En este trabajo, se describen diferentes herramientas de simulación empleadas en asignaturas de la Universidad de Alcalá para la enseñanza de la energía solar fotovoltaica. Se compara el uso de una aplicación web con otras herramientas como hojas de cálculo y aplicaciones en entorno Matlab. Todas las herramientas descritas han sido desarrolladas por los autores, haciendo especial énfasis en su enfoque didáctico, sin por ello perder todo el rigor y la funcionalidad necesarios en este tipo de simuladores.Peña Capilla, R.; García Díaz, M.; Alén Cordero, C.; Díaz Villar, P.; Mallol Poyato, R.; Díez-Pascual, A. (2017). Herramientas Software para Enseñanzas Relacionadas con la Energía Solar Fotovoltaica. En In-Red 2017. III Congreso Nacional de innovación educativa y de docencia en red. Editorial Universitat Politècnica de València. 1311-1321. https://doi.org/10.4995/INRED2017.2017.6862OCS1311132

Modelo de cálculo de fiabilidad del proceso de inspección de mercado

Estado de la cuestión La creación del Espacio Común Europeo y del Mercado Único supone un reto, tanto para la actividad industrial, como para el desarrollo del libre comercio en los países de la Unión europea. Englobado en dicha actividad industrial se encuentra el sector de fabricación de máquinas y equipos que afecta, no sólo a fabricantes tanto de aparatos eléctricos domésticos, maquinaria agrícola y máquina-herramienta como de otros sectores industriales (pues las máquinas no son sólo productos de uso directo sino que, muchas de ellas son mercancías intermedias que entran en el proceso de fabricación de otras o son equipos destinados a otras industrias), sino también a los usuarios de las mismas. Para garantizar la libre circulación en todos los países de la Unión Europea, de forma que las máquinas compitan en igualdad de condiciones, la Administración de cada Estado Miembro debe velar porque el consumidor tenga unas mínimas garantías de calidad y seguridad con independencia del país de origen, amparándose entre otras, en las tareas de vigilancia de mercado. La legislación basada en la aplicación de Directivas de Nuevo Enfoque y Enfoque Global soporta todo este marco económico y comercial. En el caso que nos compete, se trata de la reciente y última Directiva 2006/42/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 17 de mayo de 2006, relativa a las Máquinas. Por otro lado, de la evolución histórica de la legislación se observa que la seguridad en máquinas ha recorrido un camino paralelo al de la preocupación de la Administración por la seguridad y salud del personal, por lo que no debe dejar de considerarse el Real Decreto 1215/1997. Respecto al objeto de esta tesis, se pueden encontrar textos como el de “La seguridad de las Máquinas: la conformidad de la maquinaria en el contexto del mercado interior europeo” de Andrés Blázquez Martín del año 2005 o “La seguridad de los Productos Industriales. Su aplicación en el Mercado Interior Europeo”, de Antonio Muñoz Muñoz y José Rodríguez Herrerías, que definen el marco general de actuación relativo a la seguridad de máquinas u otros textos más actuales englobados dentro de las políticas de actuación de la Comisión Europea (‘Market Surveillance in the UNECE Region’ by United Nations Publication 2004; ‘New Internal Market Package for Goods. European Commission.’ o ‘EMARS Strategy Document’) , que establecen de forma genérica el Nuevo marco legislativo para el marcado de productos, englobando todo un paquete de medidas a ser desarrolladas para garantizar la libre circulación de mercancías en el contexto actual (refuerzo de las estructuras de vigilancia de mercado, implantación de la acreditación externa de los laboratorios de ensayo y organismos de certificación e inspección, establecimiento de reglas para aumentar el grado de credibilidad del marcado CE y creación de un compendio de medidas adicionales a ser aplicadas en futuras directivas específicas). Bajando al nivel de cada estado miembro, si bien existe bastante bibliografía sobre actuaciones puntuales de control desarrolladas por algunos estados miembros (‘Statistics Market Surveillance 2007 of Federal Network Agency’- Stephan Winkelmann) o enfocadas a alguna tipología de máquina en particular, (‘Market surveillance of rotary lawn mowers’- Food And Consumer Product Safety Authority, The Netherlands 2005) no se ha hallado (porque no hay o no está disponible de forma abierta) bibliografía específica sobre las actividades o estadísticas de control de mercado de cada país o sobre la descripción de los procesos implantados para lograr ese control. Planteamiento del problema En este contexto, cabe plantearse una cuestión: Si bien, por ley esta establecido el marco para realizar tareas de control de mercado y están definidas las responsabilidades, ¿Cómo de eficiente es el procedimiento actual de control de la seguridad de máquinas que vienen desarrollando las autoridades competentes? Y relacionada con esta, surgen otras cuestiones más: ¿En que consiste dicho procedimiento de control? ¿Con qué datos se cuenta? Y por último, ¿Es posible medir de forma objetiva, la eficiencia del proceso a partir de esos datos? Objetivo global de la tesis El objetivo de esta tesis es establecer el procedimiento para medir la eficacia de las actividades de Inspección de Mercado en el marco Europeo, a través del estudio del actual procedimiento de inspección desarrollado por el Laboratorio de Seguridad de Máquinas de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid, por aplicación directa de la Directiva de “Máquinas”, durante la ejecución de las campañas de Control de Productos Industriales (CPI). Derivadas del propio trabajo de investigación se han planteado otros objetivos secundarios encaminados a redefinir los parámetros que conlleven a optimizar la actual campaña de control de productos industriales. Metodología científica y descripción del trabajo realizado Se ha acometido en una primera fase, un estudio profundo de la bibliografía existente tanto del marco económico-legislativo y social, como de los aspectos técnicos de las tareas de vigilancia existentes actualmente, valorando su posible interrelación con otras actividades de control desarrolladas por organismos paralelos. Así mismo se ha aplicado en segunda instancia, una metodología de diseño no experimental, definiendo una muestra objeto de estudio (seleccionando un grupo representativo de la población, en base al cual se van a generalizar los resultados y, definiendo sin ambigüedad si esta unidad de muestra es probabilística o no), a partir de los datos recolectados en las CPI en un periodo de tiempo específico, con el propósito de: evaluar la calidad de los datos existentes, reorganizarlos de forma efectiva, analizar los resultados a través del tiempo (análisis de tendencia), ver comportamientos repetidos en una misma población (análisis de panel), y determinar las consecuencias o posibles relaciones entre unos subgrupos y otros. Una vez obtenida las conclusiones preliminares, a partir de este estudio cualitativo sobre el desarrollo de las actividades de control en estas CPI, se acomete un segundo planteamiento ya cuantitativo, estableciendo las premisas sobre las que se apoya el modelo matemático que representará el comportamiento de estas actividades de control de mercado. Como se verá en el desarrollo de la investigación, aunque la unidad de muestra seleccionada no es “probabilística pura”, sí permite acotar en cierta medida, el error de las predicciones del modelo y posibilita la generalización de los resultados obtenidos mediante la aplicación del mismo, permitiendo extrapolar información sobre el nivel de seguridad esperable del conjunto de productos existentes en el mercado y que no han sido sometidos a ensayo. Por otro lado, y en respuesta a los objetivos secundarios previamente mencionados, una vez obtenido el modelo se ha aplicado a los valores existentes sobre distintas campañas de inspección, llegando a establecer una serie de propuestas encaminadas a mejorar la metodología del propio proceso de control. En última instancia, tal y como ha sido planteada la metodología de la investigación, es perfectamente extrapolable al proceso de control de otras familias da máquinas efectuado por otros laboratorios al servicio del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (MITyC), incluso a las campañas de control realizadas sobre estas tipologías de máquinas en los distintos países de la UE. Así, se asientan las bases para establecer un modelo estándar de ejecución de las Campañas de Control en todo el marco comunitario, lo que contribuiría de forma directa a conseguir la uniformidad de las tareas de inspección que demanda la normativa y la propia Comisión Europea. El contenido de la tesis se enmarca en diez capítulos principales (a los que precede el presente capítulo de Introducción) y tres capítulos adicionales de planificación del trabajo realizado, índice con la bibliografía general y específica consultada y, un último capitulo que recoge el conjunto de anexos a los que se va haciendo referencia a lo largo del presente documento. Contribuciones originales En base a los análisis preliminares al comienzo de la Tesis Doctoral y los posteriores aprendizajes adquiridos y dificultades detectadas a lo largo del desarrollo de la misma, se ha planteado una metodología para el análisis de los resultados de las campañas de control de productos industriales que permite, de un modo matemático y por tanto objetivo y generalizable, evaluar la situación actual del mercado en cuanto al cumplimiento de la Directiva de Máquinas; identificar tipologías de máquinas que se encuentran más lejos de los requisitos fijados por tal directiva; identificar estrategias de selección para futuras campañas de productos industriales y establecer, un método rápido de seguimiento de la evolución del mercado de las máquinas en el ámbito de las seguridad. Junto a esta aportación principal se numeran algunas otras, consecuencia de las investigaciones realizadas para dar respuesta a los objetivos planteados al comienzo y de los descubrimientos realizados a lo largo del desarrollo. Se ha realizado una auditoria completa del actual proceso de inspección de Mercado desarrollado por el LSM, destacando tanto sus virtudes como sus deficiencias y permitiendo valorar en su conjunto en que grado se alcanzan los objetivos fijados por la legislación y las directivas aplicables a las tareas de vigilancia de mercado y poniendo de manifiesto las posibilidades de mejora. Se ha realizado un profundo análisis sobre la situación del mercado derivada de la aplicación del principio de libre comercio, para las tipologías de máquinas a las que aplica este estudio, marcando la tendencia al aumento de productos de procedencia extra comunitario y poniendo de manifiesto posibles focos de incumplimiento por desconocimiento de las Directivas Comunitarias aplicables en materia de seguridad, sobre los productos de las tipologías estudiadas procedentes de 3ºs países. De forma indirecta, se ha obtenido información relativa al funcionamiento de las actividades de control de las fronteras externas, poniendo de manifiesto la necesidad de reforzar este control, aumentando la cooperación entre las autoridades de control de fronteras y las autoridades de vigilancia de mercado

Identification of the Mechanical Failure Factors with Potential Influencing Road Accidents in Ecuador

Road traffic accidents result in injury or even death of passengers. One potential cause of these accidents is mechanical failures due to a lack of vehicle maintenance. In the quest to identify these mechanical failures, this paper aims to set up the procedure to identify the mechanical failures that contribute to traffic accidents in cities located in developing countries, including the city of Cuenca-Ecuador. For present research, a database provided by the entity responsible for the Vehicle Technical Inspection, the Empresa Pública Municipal de Movilidad, Tránsito y Transporte and for the ones responsible of managing traffic accident data, Oficina de Investigación de Accidentes de Tránsito and Sección de Investigación de Accidentes de Tránsito was used. The vehicle subcategories M1 and M3 (bus type) and N1, so named according to Ecuadorian technical standards, were considered the most relevant regarding accident rates. The database was analysed with descriptive statistics, a Pareto chart and time series with the quadratic trend. From this analysis, the most significant failures found in the VTI in all three subcategories were the alignment of the driver headlight, both horizontal and vertical, braking imbalance on the 2nd axle, insufficient tire tread and parking brake effectiveness. All these failures showed a decreasing trend over time and in the forecast at a maximum of two to three years. The most relevant causes of road accidents recorded during the period 2009–2018 related to mechanical failures were the braking system (65.5%) and the steering system (17.2%) for subcategory M1

Optimal Design of a Novel Leg-Based Stair-Climbing Wheelchair Based on the Kinematic Analysis of the Stair Climbing States

This work presents a method to find the optimal configuration of a leg-based stair-climbing wheelchair. This optimization begins with the definition of a high-level control architecture, in which the kinematics restrictions related to the specific obstacles are considered. Then, the reference trajectories for all the actuators are generated as a function of the physical parameters of the mechanism, the dynamic restrictions of the actuators (velocity and acceleration) and the sensor errors. This work illustrates, based on a set of configurations, how the total time to climb up and climb down a defined stair depends on all these parameters, also reporting the best set of parameters that reduces the time and makes the mechanism more stable for a given scenario. The optimization in this work is performed with a brute-force search within a grid of parameters with a resolution of 1 mm. Thus, as the local minima is located, the complexity of the problem is revealed

Radiation effects in optical coatings for ITER diagnostics

The aim is to provide an assessment of radiation damage in coated films on refractive substrates that could be used as relevant information to protect the field lenses in optical diagnostics for ITER. Radiation-resistant optical materials with transparent properties should transfer light from plasma to detectors through the interspace until the port cell area where they are located (more than 10 m from the vacuum window). These optical coatings and substrates should have resilience enough to withstand neutron and gamma irradiation without significant degradation of their transmittance. Coated sapphire (Al2O3 windows), YAG with Broad Band Anti-Reflective (BBAR) and substrates of BaF2/CaF2 protected with anti-humidity coating (Parylene-C) were extensively tested. After testing, transmission mea- surements and analysis of optical surfaces yield significant discoveries. All substrates showed good refractive performance under gamma radiation. On the contrary, Parylene-C did not resist temperatures above 100 degrees Celsius as expected, according to manufacturing specifications. In addition, it was observed that with an energy dose of 332 kGy of gamma rays and a significantly lower temperature of 50 degrees Celsius, the Parylene-C protection is also damaged. Coated sapphire had the best overall performance with respect to the neutron irradiation tests. Nevertheless, the decrease in transmission observed in the YAG and BaF2 coated samples is not significant for the expected cumulative neutron dose that these samples will receive at their location within the diagnostic. This information was considered for the selection of the best candidates as refractive lenses and optical coatings for the Preliminary Design Review (PDR) of ex-vessel components that will integrate the Wide-Angle Viewing System (WAVS) for ITER Equatorial Port 12