Influencia del efecto breathing en la identificación de fisuras en vigas de paredes delgadas

La presencia de fisuras que pueden abrirse o cerrarse debido al movimiento genera en estructuras sometidas a cargas cíclicas un cambio en la rigidez dependiente del tiempo. Puede considerarse a grandes rasgos que este tipo de fisura no lineal se comporta en parte como una fisura completamente abierta, y en parte como si no hubiese fisura presente. En consecuencia, la configuración de una estructura es más rígida con una fisura no lineal que con una fisura completamente abierta o lineal. A su vez, los efectos no lineales de la fisura se traducen en resonancias armónicas que pueden incrementar los desplazamientos en ciertas zonas del espectro de frecuencias. En investigaciones previas se ha demostrado que este efecto de cerramiento, conocido como efecto breathing, genera importantes consecuencias en el comportamiento dinámico de vigas de paredes delgadas. Asimismo, este efecto debe influenciar el proceso de identificación de los parámetros inherentes a la fisura, como su ubicación y su severidad. Dicha influencia se estudia en el presente artículo mediante la resolución del problema inverso de identificación, empleando enfoques de fisura lineal y no lineal por separado y comparando luego los resultados obtenidos. Para el tratamiento del problema directo, se emplea un modelo unidimensional introducido por los autores. Se utilizan como indicadores de daño desplazamientos medidos de la historia temporal. Estos indicadores se obtienen a partir de un modelo de elementos finitos de mayor jerarquía (tridimensional), en el que el efecto breathing se considera como un problema de contacto. Los indicadores consideran la presencia de ruido de medición, tanto aleatorio como sistemático.Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Análisis de Sistemas Mecánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; ArgentinaFil: Dotti, Franco Ezequiel. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Análisis de Sistemas Mecánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentin

Efecto no lineal de cerramiento de fisura en vigas de pared delgada sometidas a vibraciones forzadas

La presencia de daños en elementos estructurales representa un aspecto crítico en la seguridad de los mismos. En lo que respecta a estructuras ingenieriles, el tipo de daño más común es el asociado a fisuras por fatiga del material. En su modelación, la fisura completamente abierta o lineal constituye el enfoque empleado en la mayoría de los trabajos científicos presentes en la literatura. Pero para el caso de fisura por fatiga, la realidad es que ésta puede encontrarse abierta o cerrada durante el movimiento. Este efecto de cerramiento, conocido como breathing, depende de la naturaleza misma de la fisura y también del tipo de carga y de las amplitudes de vibración. Para su estudio es menester resolver un problema dinámico no lineal. En el presente artículo se estudia el comportamiento dinámico de vigas de pared delgada con presencia de una fisura de característica batiente. Se muestra que, debido a la no linealidad de la fisura, se evidencian efectos cuya presencia es imposible en la viga sin daño o en la viga con presencia de una fisura abierta o lineal. De los efectos mencionados, pueden destacarse la auto-excitación de resonancias tanto sub-armónicas como súper-armónicas y la presencia de doblamientos de período en el plano de fase.Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Análisis de Sistemas Mecánicos; ArgentinaFil: Dotti, Franco Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Análisis de Sistemas Mecánicos; Argentin

Vibraciones no lineales de vigas de pared delgada precargadas con fisuras de fatiga

Es posible detectar, de manera temprana, la aparición de daños en estructuras esbeltas a partir de la medición de sus características dinámicas. Por tal motivo resulta de gran interés el estudio teórico de las vibraciones de estructuras fisuradas. Recientemente se ha desarrollado un modelo dinámico para vigas de pared delgada que considera la presencia de fisuras de fatiga. En particular, se ha contemplado el efecto no lineal de apertura y cierre de la fisura que ha demostrado tener una influencia de gran importancia en su dinámica. En este trabajo se extiende tal modelo para contemplar la existencia de un estado de carga inicial. En particular, las correspondientes tensiones iniciales afectarán la dinámica de cierre y apertura de las fisuras. Se analiza tal influencia numéricamente a partir de un modelo de elementos finitos de la estructura mencionada.Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; ArgentinaFil: Dotti, Franco Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; ArgentinaFil: Reguera, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentin

Medidas de mitigación del impacto acústico producido por una planta industrial en la zona urbana aledaña: estudio de caso

En este trabajo se presenta un estudio acústico realizado para comprender y luego mitigar la emisión de ruido de una planta industrial que había sufrido modificaciones para su repotenciación. Tal investigación incluye un programa de medición de niveles sonoros en el interior del complejo, como así también en la zona urbana aledaña. A partir de tales mediciones y con la ayuda de un modelo computacional se realizó la identificación de las potencias de las fuentes de ruido industrial, y posteriormente se analizó el impacto acústico urbano para varias condiciones de operación. De esta manera se pudieron determinar las características necesarias de la solución acústica buscada. Luego, se realizó el análisis de dispositivos de mitigación. El diseño resultante consiste en una combinación de resonadores tipo Helmholtz. Finalmente, se realizó una estimación de la minimización del impacto acústico en la zona urbana a partir de la implementación de los dispositivos recomendados.Fil: Cortinez, Victor Hugo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Sequeira, Martin Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; ArgentinaFil: Dotti, Franco Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentin

Nonlinear dynamics of the parametric pendulum with a view on wave energy harvesting applications

In this article, nonlinear dynamics tools are employed to quantify the ability of pendulum harvesters to recover energy from the sea waves. The versatility of pendulum harvesters is highlighted, as it is shown that devices can be scaled to produce usable energy from 6 W to 10 kW. Several aspects of the pendulum's dynamics having a key influence on power generation are discussed using bifurcation diagrams, parameter spaces, and basins of attraction. Parameter ranges that minimize the need for a control action are identified, and an explanation is provided on why tilting the pendulum's plane of rotation improves power generation. A practical mathematical model of the parametric pendulum is formulated for such a purpose. This model incorporates the possibility of accounting arbitrary number of concentric masses while allowing a simple and direct correlation between dimensionless approaches and the myriad possible physical configurations of the system.Fil: Dotti, Franco Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Investigación en Multifísica Aplicada. - Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires. Grupo de Investigación en Multifísica Aplicada; ArgentinaFil: Virla, Juan Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Investigación en Multifísica Aplicada. - Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires. Grupo de Investigación en Multifísica Aplicada; Argentin

Pendulum systems for harvesting vibration energy from railroad tracks and sleepers during the passage of a high-speed train: A feasibility evaluation

We evaluate the feasibility of recovering energy from the passage of a high-speed train, by means of a pendulum harvester. A simple mathematical model of the parametric pendulum is employed to obtain numerical predictions, while measured data of vibration tests during the passage of a Thalys high-speed train are considered as input forcing. Since a sustained rotation is the most energetic motion of a pendulum, the possibility of achieving such state is evaluated, taking into account the influence of initial conditions, damping and other factors. Numerical simulations show that rotating pendulum harvesters with sufficiently low viscous damping could be able to generate a usable average power on the order of 5-6 W per unit. Considering a modular arrangement of devices, such energy is enough to feed variety of rail-side equipment, as wireless sensors or warning light systems. However, a suitable choice of initial conditions could be a difficult task, leading to the need of a control action.Fil: Dotti, Franco Ezequiel. Universidad Tecnologica Nacional. Facultad Regional Bahia Blanca. Grupo de Investigacion En Multifisica Aplicada. - Comision de Investigaciones Cientificas de la Provincia de Buenos Aires. Grupo de Investigacion En Multifisica Aplicada.; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; ArgentinaFil: Sosa, Mauricio Daniel. Universidad Tecnologica Nacional. Facultad Regional Bahia Blanca. Grupo de Investigacion En Multifisica Aplicada. - Comision de Investigaciones Cientificas de la Provincia de Buenos Aires. Grupo de Investigacion En Multifisica Aplicada.; Argentin

Un modelo numérico para la dinámica de vigas de pared delgada fracturadas por fatiga: Aplicación a la identificación de daños

En este trabajo se presenta un modelo teórico para el análisis dinámico de vigas abiertas de pared delgada con presencia de daño por fatiga. El modelo resulta aplicable a vigas construidas con material metálico o laminado compuesto (para configuraciones ortótropas o simétricos balanceados). Tal teoría, implementada mediante una formulación de elementos finitos, es utilizada para la identificación de fallas por fatiga a partir de medición directa de la respuesta forzada estacionaria. Para ello la diferencia cuadrática entre valores teóricos y experimentales de amplitudes de vibración constituye la función objetivo a minimizar para determinar los parámetros asociados al daño. Para realizar este procedimiento de optimización se hace uso de un método evolutivo. La precisión del modelo se valida mediante comparación de los resultados obtenidos con sus correspondientes provenientes de un modelo numérico de elementos lámina.Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; ArgentinaFil: Dotti, Franco Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentin

Mode I stress intensity factor for cracked thin-walled open beams

A general analytical method to determine the mode I stress intensity factor for thin-walled beams is presented. This method is based on the concept of crack surface widening energy release rate, which is expressed in terms of the G* integral and the thin-walled beam theory. A distinctive aspect of this technique is the incorporation of the warping effect, which is a common feature in thin-walled beams that significantly influences in the stress distribution. This characteristic gives generality to the method, allowing the analysis of crack scenarios that have not been yet considered by other authors. The results show a good agreement with shell finite element solutions and other results available in the literature.Fil: Cortinez, Victor Hugo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Dotti, Franco Ezequiel. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Mode I stress intensity factor for cracked thin-walled composite beams

In this paper, we present an analytical method to determine the mode I stress intensity factor for thin-walled beams made of laminated composites. The technique relies on the concept of crack surface widening energy release rate, which is expressed in terms of the G* integral and thin-walled beam theory. In the vicinity of the crack tip, a solution of the G* integral is obtained employing stress and displacement fields derived for materials with general orthotropy. The effect of warping is taken into account. This is a common feature in thin-walled beams which cannot be neglected, especially when flexural-torsional loads are present.The model shows a good agreement with finite element results. It is shown that, although the approaches developed for isotropic materials may be useful in the treatment of orthotropic problems, they may not yield good results for some typical lamination sequences.Fil: Dotti, Franco Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; ArgentinaFil: Cortínez, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; ArgentinaFil: Reguera, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentin

Damping in a parametric pendulum with a view on energy harvesting

The present article addresses the quantification of damping in a parametric pendulum, with a view on further applications in the design of energy harvesting devices. Detailed new experimental data is obtained for such purpose, and a novel mathematical model is presented. Linear and quadratic viscous damping and also dry friction are taken into account. To introduce the dry friction component, the pendulum axis is mounted on ball bearings. This is considered as a very realistic situation of a harvester. Damping parameters are determined by minimizing the difference between numerical and experimental time histories. It is shown that the damping model here presented is more adequate to replicate experiments than commonly used linear models, which consider only a linear viscous damping term characterized by means of free decay tests. It is also pointed that linear models are not adequate for refined studies, since they can lead to erroneous predictions of rotation zones, and consequently to wrong considerations in the design of pendulum harvesters.Fil: Dotti, Franco Ezequiel. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Reguera, Florencia. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Machado, Sebastián Pablo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin