Academic literature on the topic 'Contacts mecanic'

Mecanum wheels are capable of moving a vehicle to any direction instantaneously by the combination of independent wheel rotations. Because the mecanum wheel is composed of a hub and rollers, however, it has unavoidable drawbacks such as vertical and horizontal vibrations due to the sequential contacts between rollers and ground. In order to investigate the dynamic characteristics of a mecanum wheel, we made a prototype and performed experiments to measure the vertical vibrations. Interestingly, it was observed that the vertical accelerations were asymmetric with respect to the average value of signals; the vibration signals of upward and downward directions show quite different shape. This asymmetric phenomenon was confirmed through the dynamic simulations performed by RecurDyn. In addition, the peak-to-peak and RMS values of the displacements and accelerations were calculated to investigate the effects of the curvature of rollers on the vertical vibrations of the vehicle. Furthermore, we proposed a mecanum wheel having a spring to attenuate the vibrations. It was also noted that the significant reduction of the vertical accelerations was observed due to the absence of the spring. Finally, considering the equivalent stiffness of the mecanum wheel for several different fillet radii, we found the optimal geometric design which minimizes the vertical vibration of a mecanum wheel.

The purpose of research is to create a contact element in order to simulate the dynamics contact phenomenon of drillstring and drillhole. The contact element is located at some selected node along the drillstring. In the contact element, not only transverse friction force but also the longitudinal friction forces are taken into account. The element stiffness and damping matrices are derived explicitly. This element is implemented in general and powerful multi-body dynamics analysis software, namely Mecano module of Samcef. Therefore, many computational aspects of the Mecano software, for example the nonlinear beam element, the implicit time integration method, can be directly applied.

In this paper, an omni-directional mobile robot with mecanum wheel was designed. Based on mathematical modeling theory and the virtual prototype software called Adams, the mathematical model of mobile robot was built and the kinetic characteristic was simulated. So we can ensure that the mobile robot with mecanum wheel has omni-directional movement characteristic. The reliability of the mathematical model has been verified through the comparision of the the mathematical calculation and simulation result. At the same time a new method was put forward to ensure all the mobile platform wheels can fully contact with the ground when running on the uneven road surface. Then the stability of the motion control system has also been improved.

Se agrupan en esta clasificación los métodos que constituyen un obstáculo mecánico que impiden al semen ponerse en contacto con la vagina o el cervix, siendo los más conocidos y usados el condón y el diafragma; o los métodos que afectan la motilidad o vitalidad del espermatozoide, como los preparados espermicidas.

The Atlas motion platform was conceptually introduced in 2005 as a 2.90 m diameter thin-walled composite sphere housing a cockpit. Three active mecanum wheels provide three linearly independent torque inputs enabling the sphere to enjoy a 100% dexterous reachable workspace with unbounded rotations about any axis. Three linearly independent translations of the sphere centre, decoupled from the orientation workspace, are provided by a translational three degree-of-freedom platform. Small-scale and half-scale demonstrators introduced in 2005 and 2009, respectively, gave us the confidence needed to begin the full-scale design. Actuation and control of the Atlas full-scale design is nearing completion; however, resolution of several details have proven extremely elusive. The focus of this paper is on the design path of the 24 passive mecanum wheels. The 12 passive wheels below the equator of the sphere help distribute the static and dynamic loads, while 12 passive wheels above the equator, attached to a pneumatically actuated halo, provide sufficient downward force so that the normal force between the three active wheel contact patches and sphere surface enable effective torque transfer. This paper details the issues associated with the original twin-hub passive wheels and the resolution of those issues with the current split-axle design. Results of static and dynamic load tests are discussed.

Abstract: Industrial and technical applications for remote robots are growing in importance. They are already being used for monitoring, testing and transportation activities. One of the main requirements for an independent remote robot is its ability to navigate the workplace, avoid obstacles and find its way to the next location, in order to perform its function, skills known as local performance and navigation. Navigating robots under different world conditions such as very steep slopes, ramps, slippery slopes and slippery terrain is a major challenge. In project work, the Omni-wheel with a 60-Degree of inclination is designed and tested in an intrusive, sloping and deceptive environment. Annex acclerometer and gyrometer sensors are common. Keeping track of the platform up to a minimum no matter where the robot is located is our goal. Omni wheels are specially selected to make navigation easier in any conditions. In order to balance ground collisions and active sedation in a moving environment, we use a simple method where the surface of the robot will remain in contact with the ground and the robot will align with the slope. The project introduces Omni steering wheels in Mecanum and discusses the kinematic relationships of the four-wheel drive Mecanum. Forward and Inverse kinematic was taken from this project. Keywords: Omni Wheel Robot, Wireless Communications, Transportation, Arduino etc.

Abstract. The increased use of spherical wheels has allowed mobile robots to have a higher degree of maneuverability, less complex path planning and less complex control schemes. The geometry and design of the mobile robot are the principal attributes that guarantee an omnidirectional motion. Furthermore, the platform uses an active spherical wheel and four passive spherical wheels to get the best stability when the robot uses a terminal element (Kärcher). The proposed model has been designed to improve the omnidirectional motion issues, such as vibration into the platform or lack of punctual contact between the wheel and the floor, compared to mobile robots using Mecanum wheels and more than one active wheel; due to the design concept, all the mathematical formulations, kinematics and dynamics presents how the models are validated with computer simulations.

In this paper, a refined control model for a Mecanum-wheeled mobile robot is developed and presented. Available control models in literature for Mecanum-wheeled mobile robots are based on a simplification which defines the contact point of the wheel on the ground as the point in the center of the wheel, which does not vary. This limits the smoothness of motion of a mobile robot employing these wheels and impacts the efficiency of locomotion of mobile robots using Mecanum wheels. The control model proposed in this paper accounts for the fact that the contact point in fact changes position down the axle of the wheel as the angle roller moves on the ground. The developed control model is verified with experimental results. Using the refined model, control of Mecanum-wheeled mobile robot is made more predictable and accurate.

Le collage par adhésion moléculaire consiste en la mise en contact de deux surfaces lisses et propres, afin de créer une adhésion entre elles. Cette technologie a de nombreux intérêts dans la réalisation de structures empilées pour la microélectronique. Il est donc nécessaire d'avoir une connaissance approfondie des phénomènes physiques associes à cette technologie, ce qui est le but de cette thèse. Dans cette étude les mécanismes mis en place sont bases sur la théorie des contacts lors de l'adhésion de surfaces rugueuses ainsi que sur le stockage et la diffusion de l'hydrogène a l'interface de collage. La caractérisation de cette interface de collage par réflexion des rayons x et spectroscopie infrarouge a permis de modéliser les mécanismes proposés
The molecular bonding consists in the adhesion between two flat and clean surfaces. This technology has many interests in the realization of stacked structures for the microelectronic industry. It is then necessary to have a good knowledge of the physical mechanism involved in this technology, which is the purpose of the PHD, the mechanisms given in this study are based on the contact theory and the storage and diffusion of hydrogen at the bonding interface. The bonding interface characterization by x-ray reflexion and infrared spectroscopy allowed the modelization of the proposed mechanisms

Orientador : Marco Aurelio Cremasco
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Made available in DSpace on 2018-08-02T20:23:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_KikiPinheirode_M.pdf: 2154978 bytes, checksum: f7a8694958832f2404e8e752ff8c4c92 (MD5) Previous issue date: 2002
Resumo: No presente trabalho é estudado um secador atmosférico por contato com agitação mecânica, por intermédio da obtenção de curvas de cinética e de fluxo de secagem sob diversas condições operacionais de carga úmida de material, temperatura de aquecimento da superfície metálica, intensidade de agitação mecânica do material úmido e diâmetro da partícula. Os materiais de teste foram o pó de café (após a primeira extração) e esferas de vidro. Os resultados da cinética de secagem apresentaram um período constante de remoção de umidade e justificaram que o secador pode ser utilizado na secagem de materiais com características similares a esfera de vidro e ao pó de café. Já as curvas de fluxo de secagem experimentais foram comparadas com um modelo encontrado na literatura, que é baseado na teoria da penetração. Tais curvas ajustaram-se razoavelmente somente para as esferas de vidro enquanto que para o pó de café este modelo não se ajustou. Por meio de um planejamento experimental 23 somente para o pó de café, verificou-se que, para a variável de resposta umidade final do material, as variáveis independentes temperatura da placa de aquecimento e carga de material apresentaram significância estatística. Já para a variável temperatura final do material somente a temperatura da placa apresenta significância
Abstract: In the present work an atmosferic contact dryer agitated mechanically by scrapers was studied through its drying kinetics and drying flux curves under several operating parameters (material load, plate temperature, rotation speed and particle diameter). Coffee grounds after extraction and glass spheres were used as test materials. The results of the drying kinetics presented a constant period of moisture removal, justifying the fact that the dryer can be used for drying of particulate materials with similar properties. The drying experimental fluxes were also compared with a model found in the literature, which is based on the penetration theory. Such fits were adjusted reasonably only for the spheres of glasses while for coffee grounds the model didn't adjust. Using a 23 experimental planning only for the coffee grounds, was observed that the plate temperature and material load affected the final moisture content of the particle and while the plate temperature affected the final temperature of the particles
Mestrado
Engenharia de Processos
Mestre em Engenharia Química

[ES] La interacción de contacto entre sólidos deformables es uno de los fenómenos más complejos en el ámbito de la mecánica computacional. La resolución de este problema requiere de algoritmos robustos para el tratamiento de no linealidades geométricas. El Método de Elementos Finitos (MEF) es uno de los más utilizados para el diseño de componentes mecánicos, incluyendo la solución de problemas de contacto. En este método el coste asociado al proceso de discretización (generación de malla) está directamente vinculado a la definición del contorno a modelar, lo cual dificulta la introducción en la simulación de superficies complejas, como las superficies NURBS, cada vez más utilizadas en el diseño de componentes. Esta tesis está basada en el "Cartesian grid Finite Element Method" (cgFEM). En esta metodología, encuadrada en la categoría de métodos "Immersed Boundary", se extiende el problema a un dominio de aproximación (cuyo mallado es sencillo de generar) que contiene al dominio de análisis completamente en su interior. Al desvincular la discretización de la definición del contorno del problema se reduce drásticamente el coste de generación de malla. Es por ello que el método cgFEM es una herramienta adecuada para la resolución de problemas en los que es necesario modificar la geometría múltiples veces, como el problema de optimización de forma o la simulación de desgaste. El método cgFEM permite también crear de manera automática y eficiente modelos de Elementos Finitos a partir de imágenes médicas. La introducción de restricciones de contacto habilitaría la posibilidad de considerar los diferentes estados de integración implante-tejido en procesos de optimización personalizada de implantes. Así, en esta tesis se desarrolla una formulación para resolver problemas de contacto 3D con el método cgFEM, considerando tanto modelos de contacto sin fricción como problemas con rozamiento de Coulomb. La ausencia de nodos en el contorno en cgFEM impide la aplicación de métodos tradicionales para imponer las restricciones de contacto, por lo que se ha desarrollado una formulación estabilizada que hace uso de un campo de tensiones recuperado para asegurar la estabilidad del método. Para una mayor precisión de la solución, se ha introducido la definición analítica de las superficies en contacto en la formulación propuesta. Además, se propone la mejora de la robustez de la metodología cgFEM en dos aspectos: el control del mal condicionamiento del problema numérico mediante un método estabilizado, y la mejora del campo de tensiones recuperado, utilizado en el proceso de estimación de error. La metodología propuesta se ha validado a través de diversos ejemplos numéricos presentados en la tesis, mostrando el gran potencial de cgFEM en este tipo de problemas.
[CAT] La interacció de contacte entre sòlids deformables és un dels fenòmens més complexos en l'àmbit de la mecànica computacional. La resolució d'este problema requerix d'algoritmes robustos per al tractament de no linealitats geomètriques. El Mètode dels Elements Finits (MEF) és un dels més utilitzats per al disseny de components mecànics, incloent la solució de problemes de contacte. En este mètode el cost associat al procés de discretització (generació de malla) està directament vinculat a la definició del contorn a modelar, la qual cosa dificulta la introducció en la simulació de superfícies complexes, com les superfícies NURBS, cada vegada més utilitzades en el disseny de components. Esta tesi està basada en el "Cartesian grid Finite Element Method" (cgFEM). En esta metodologia, enquadrada en la categoria de mètodes "Immersed Boundary", s'estén el problema a un domini d'aproximació (el mallat del qual és senzill de generar) que conté al domini d'anàlisi completament en el seu interior. Al desvincular la discretització de la definició del contorn del problema es reduïx dràsticament el cost de generació de malla. És per això que el mètode cgFEM és una ferramenta adequada per a la resolució de problemes en què és necessari modificar la geometria múltiples vegades, com el problema d'optimització de forma o la simulació de desgast. El mètode cgFEM permet també crear de manera automàtica i eficient models d'Elements Finits a partir d'imatges mèdiques. La introducció de restriccions de contacte habilitaria la possibilitat de considerar els diferents estats d'integració implant-teixit en processos d'optimització personalitzada d'implants. Així, en esta tesi es desenvolupa una formulació per a resoldre problemes de contacte 3D amb el mètode cgFEM, considerant tant models de contacte sense fricció com a problemes amb fregament de Coulomb. L'absència de nodes en el contorn en cgFEM impedix l'aplicació de mètodes tradicionals per a imposar les restriccions de contacte, per la qual cosa s'ha desenvolupat una formulació estabilitzada que fa ús d'un camp de tensions recuperat per a assegurar l'estabilitat del mètode. Per a una millor precisió de la solució, s'ha introduït la definició analítica de les superfícies en contacte en la formulació proposada. A més, es proposa la millora de la robustesa de la metodologia cgFEM en dos aspectes: el control del mal condicionament del problema numèric per mitjà d'un mètode estabilitzat, i la millora del camp de tensions recuperat, utilitzat en el procés d'estimació d'error. La metodologia proposada s'ha validat a través de diversos exemples numèrics presentats en la tesi, mostrant el gran potencial de cgFEM en este tipus de problemes.
[EN] The contact interaction between elastic solids is one of the most complex phenomena in the computational mechanics research field. The solution of such problem requires robust algorithms to treat the geometrical non-linearities characteristic of the contact constrains. The Finite Element Method (FE) has become one of the most popular options for the mechanical components design, including the solution of contact problems. In this method the computational cost of the generation of the discretization (mesh generation) is directly related to the complexity of the analysis domain, namely its boundary. This complicates the introduction in the numerical simulations of complex surfaces (for example NURBS), which are being increasingly used in the CAD industry. This thesis is grounded on the Cartesian grid Finite Element Method (cgFEM). In this methodology, which belongs to the family of Immersed Boundary methods, the problem at hand is extended to an approximation domain which completely embeds the analysis domain, and its meshing is straightforward. The decoupling of the boundary definition and the discretization mesh results in a great reduction of the mesh generation's computational cost. Is for this reason that the cgFEM is a suitable tool for the solution of problems that require multiple geometry modifications, such as shape optimization problems or wear simulations. The cgFEM is also capable of automatically generating FE models from medical images without the intermediate step of generating CAD entities. The introduction of the contact interaction would open the possibility to consider different states of the union between implant and living tissue for the design of optimized implants, even in a patient-specific process. Hence, in this thesis a formulation for solving 3D contact problems with the cgFEM is presented, considering both frictionless and Coulomb's friction problems. The absence of nodes along the boundary in cgFEM prevents the enforcement of the contact constrains using the standard procedures. Thus, we develop a stabilized formulation that makes use of a recovered stress field, which ensures the stability of the method. The analytical definition of the contact surfaces (by means of NURBS) has been included in the proposed formulation in order to increase the accuracy of the solution. In addition, the robustness of the cgFEM methodology is increased in this thesis in two different aspects: the control of the numerical problem's ill-conditioning by means of a stabilized method, and the enhancement of the stress recovered field, which is used in the error estimation procedure. The proposed methodology has been validated through several numerical examples, showing the great potential of the cgFEM in these type of problems.
Navarro Jiménez, JM. (2019). Contact problem modelling using the Cartesian grid Finite Element Method [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/124348
TESIS

Submitted by Maria Suzana Diniz (msuzanad@hotmail.com) on 2015-11-11T14:30:33Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2608900 bytes, checksum: d84a249de88f0e30dd397c603471f675 (MD5)
Made available in DSpace on 2015-11-11T14:30:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2608900 bytes, checksum: d84a249de88f0e30dd397c603471f675 (MD5) Previous issue date: 2015-04-09
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Quasicrystals are materials with unique properties such as high hardness, low surface energy, low coefficient of friction, etc. Due to its high hardness and consequent fragility, the use of quasicrystals becomes limited to coatings and composite materials. This paper is a study of hardness and surface properties of the composite formed by the epoxy matrix and the quasicrystalline reinforcement. The quasicrystalline alloy Al59,2Cu25,5Fe12,3B3 were obtained by melting and made into powder by hand. Then it was ground by high energy milling to reduce the particle size. After milling the powder, it was added in the polymer matrix in volumetric ratios of 1, 10, 20 and 30% where the comparison of the properties was made between the composite of QC on the composite and the pure epoxy resin. For the characterization of quasicristalino powder, we used the X-Ray Diffraction (XRD), Sieve Analysis and Scanning Electron Microscopy (SEM), while for the composite we used the Thermogravimetric Analysis techniques, Shore D hardness test Analysis of the Angle of Contact and SEM. By measuring the contact angle was possible the realization of surface energy calculations and work of adhesion between the constituents. Through this study it is concluded that it was possible to obtain a composite QC / Epoxy with greater hardness and still maintain its surface characteristics.
Os quasicristais são materiais com propriedades únicas, tais como, alta dureza, baixa energia superficial, baixo coeficiente de atrito, etc. Devido a sua alta dureza e consequente fragilidade, o uso dos quasicristais torna-se limitado a revestimentos e em materiais compósitos. Este trabalho consiste no estudo de dureza e de propriedades superficiais do compósito formado pela matriz epoxídica e o reforço quasicristalino. A liga quasicristalina Al59,2Cu25,5Fe12,3B3 foi obtida via fusão e transformada em pó manualmente. Em seguida a mesma foi moída através de moagem de alta energia de modo a diminuir o tamanho de partícula. Após a moagem o pó de QC foi adicionado na matriz polimérica em proporções volumétricas de 1, 10, 20 e 30% onde a comparação das propriedades foi realizada entre os compósitos e a resina epóxi pura. Para a caracterização do pó quasicristalino, utilizou-se as técnicas de Difração de Raio-X (DRX), Análise Granulométrica e Microscopia Eletrônica de Varredura(MEV), já para o compósito foram utilizadas as técnicas de Análise Termogravimétrica, Ensaio de Dureza Shore D, Análise de Ângulo de Contato e MEV. Através da medida do ângulo de contato foi possível a realização dos cálculos de energia de superfície e trabalho de adesão entre os constituintes. Através deste trabalho conclui-se que foi possível a obtenção do compósito QC/Epóxi com maior dureza e ainda assim, mantendo suas características superficiais.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1933952 bytes, checksum: 631f48c47124341fd9bdddc854ca8722 (MD5) Previous issue date: 2011-12-14
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
This work presents a non contact measurement techniques study on the manufacturing process and the design and development of a non contact measurement system for inspection of diameters of parts during the machining process on the lathe. Amongst the techniques are showed technologies which are based on physical principles of optical, pneumatic, electric or ultrasound. The system developed to this work uses an optical sensor to take the scan on the part and an incremental rotary encoder to monitor the displacement of that one. At the end of the inspection operation, the diameter of the part is indicated on a display and transmitted to the computer to standard RS-232 serial communication. Test with the developed measurement system were realized such in the laboratory like a machine shop environment in order to determine the metrological characteristics of the prototype in different conditions of operation. Based on experiments with non contact measuring system, it presented good repeatability, reproducibility and long term stability.
Este trabalho apresenta um estudo das técnicas de medição sem contato em processo de fabricação e o projeto e desenvolvimento de um sistema de medição sem contato, para inspeção de diâmetros de peças durante o processo de usinagem em um torno mecânico. Dentre as técnicas são apresentadas tecnologias que se baseiam nos princípios físicos da óptica, pneumática, elétrica ou ultra-som. O sistema desenvolvido para esta dissertação utiliza um sensor óptico de presença para realizar a varredura na peça e um encoder rotativo incremental para monitorar o deslocamento do sensor óptico. Ao final da operação de inspeção, o diâmetro do mensurando é indicado em um display e transmitido ao computador pelo padrão de comunicação serial RS-232. Testes com o sistema de medição desenvolvido foram realizados tanto em laboratório quanto no ambiente de uma oficina mecânica, a fim de determinar as características metrológicas do protótipo em condições distintas de operação. Com base nos experimentos realizados com o sistema de medição sem contato, o mesmo apresentou boa repetitividade, reprodutibilidade e estabilidade a longo prazo.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 6740318 bytes, checksum: 039aeeeb7ab617f3306f6110a5f307b0 (MD5) Previous issue date: 2012-07-10
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
The massive use of mills and hydrocyclones operating in closed circuit, in several great relevance socio-economic industrial applications, checks special importance to the problem of the development of processes and mathematical models returned to the optimization of the circuit. This work presents an investigation about about techniques for reducing the prediction error (approximation by spheres) to increase accuracy in non-contact measurements of particle size of minerals in order to increase the effciency of classiffcation by hydrocyclones. Computational methods for counting and measuring particles were developed and implemented, in order to compare the computational vision and particle size separation sieving methods. The proposed method also deals with 3D reconstruction of the particles based on the measurement of their heights. To this goal, a stack of images with variable focus is captured. From this stack calculate the average particle size (estimated from the z axis), display the pictures of the stack through the focus index and the image height. An estimate of the average height of the particles is done and than approximate the shape of the particles (spheroids) and comparison with the results approximating a sphere. Measuring instruments have been adapted for the acquisition of images and also for estimating the height of the particles of the samples.
A utilização massiva de moinhos e hidrociclones operando em circuito fechado, em diversas aplicações industriais de grande relevância sócioeconômica, confere especial importância ao problema do desenvolvimento de processos e modelos matemáticos voltados à otimização do circuito de cominuição-classificação. Este trabalho apresenta uma investigação sobre técnicas para redução do erro de predição (aproximação por esferas) em medições sem contato visando aumentar a exatidão na granulometria de minérios com o intuito de aumentar a eficiência de classificação por hidrociclonagem. Métodos computacionais para contagem e mensuração de partículas foram desenvolvidos e implementados, com vistas a comparar a visão computacional ao método de separação de partículas por peneiramento. O método proposto trata, também, da reconstru ção 3D das partículas baseado na medida de suas alturas. Para tanto, uma pilha de imagens com foco variável é capturada. A partir desta pilha calcula-se a altura mé- dia das partículas (estimativa do eixo Z), exibem-se as imagens da pilha completamente em foco e a imagem de índices de alturas. De posse da estimativa da altura média das partículas é feita a aproximação da forma das partículas (esferóides) e a comparação com os resultados da aproximação por esferas. Instrumentos de medição foram adaptados para aquisição das imagens e também para estimar a altura das partículas das amostras.

El Método de los Elementos Finitos (MEF) ha sido y es uno de los métodos numéricos más utilizados para la estimación de parámetros caracterizantes en Mecánica de la Fractura. En el caso de la Mecánica de la Fractura Elástico-Lineal (MFEL), existe una gran cantidad de métodos que permiten estimar el factor de intensidad de tensiones K (o equivalentemente, la tasa de liberación de energía G) a partir de un análisis de elementos finitos (EF). Este tipo de análisis ha permitido estudiar la propagación de grieta en fase II y la estimación de vida. En los últimos años la aplicación del método de elementos finitos (X-FEM) ha demostrado ser una herramienta muy eficaz para el modelado numérico de grietas en MFEL, donde proporciona beneficios significativos en la elaboración de modelos numéricos de propagación de grietas. Las principales ventajas son que la malla de elementos finitos no necesita ajustarse a los límites de la grieta para modelar la discontinuidad geométrica, y, además, la regeneración de la malla no es necesaria en las simulaciones de crecimiento de la grieta. Por lo tanto, una única malla, que a menudo se genera con facilidad, puede ser utilizada para cualquier longitud de grieta y orientación. Las aportaciones realizadas en esta Tesis están relacionadas con tres aspectos: el modelado del contacto con fricción de caras de grieta con X-FEM, el modelado de la orientación de propagación en fretting fatiga en casos de contacto completo y la estimación de vida, también en contacto completo. En estos dos últimos casos se ha realizado una correlación con los resultados obtenidos mediante ensayos experimentales. En ciertos problemas de fatiga se pueden presentar situaciones de contacto entre caras de grieta a lo largo del ciclo, y por tanto, las grietas experimentan procesos de cierre con contacto entre sus caras. En esta Tesis se utiliza una formulación integral para establecer el contacto entre los segmentos de caras de grieta dentro de cada elemento.
Sabsabi ., M. (2010). Modelado de grieta y estimación de vida en Fretting Fatiga mediante el Método de los Elementos Finitos Extendido X-FEM [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/7521
Palancia

En el análisis de la dinámica ferroviaria el estudio del contacto rueda-carril representa un papel muy importante debido a que no sólo condiciona el movimiento de los vehículos en vía, con fenómenos asociados como la estabilidad o el confort, sino que también produce fenómenos de degradación como el desgaste asociado a baja frecuencia (desgaste de los perfiles) o alta frecuencia (desgaste ondulatorio en carriles) o fenómenos de fatiga de contacto en rodadura. Tras estudiar la bibliografía disponible relacionada con el contacto rueda-carril, en esta Tesis se ha desarrollado e implementado un modelo para resolver el problema completo de contacto, cuya aplicación es la simulación dinámica y la estimación de desgaste en el rango de baja frecuencia. Este modelo tiene en cuenta la geometría tridimensional del contacto rueda-carril y estima el área de contacto a partir de la interpenetración virtual entre perfiles. Para resolver el problema normal, se define una elipse equivalente al área de contacto no-elíptica y se asume una distribución de tensiones normales que sigue la teoría de Hertz. El problema tangencial se resuelve para la elipse equivalente con la opción de considerar el coeficiente de rozamiento variable. El desarrollo de este modelo de contacto se acompaña de resultados experimentales que permiten, o bien validar los resultados numéricos obtenidos con la aplicación del modelo de contacto, o bien parametrizar estos modelos para considerar distintas condiciones en el contacto. Por una parte, se utiliza la técnica de ultrasonidos, aplicada para el estudio del contacto entre superficies metálicas. Esta técnica permite obtener la forma y tamaño del área de contacto así como una estimación de la distribución de presiones normales. Por otra parte, se emplean curvas de tracción medidas experimentalmente en una máquina de doble disco para extraer los parámetros que definen el comportamiento tangencial del contacto rueda-carril bajo distintas condiciones.
Rovira Cardete, A. (2012). Modelado del contacto rueda-carril para aplicaciones de simulación de vehículos ferroviarios y estimación del desgaste en el rango de baja frecuencia [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14671
Palancia

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico
As propriedades mecÃnicas de nano e micro sistemas tÃm motivado muitos estudos com o objetivo de entender como a interaÃÃo mecÃnica afeta os materiais em pequenas dimensÃes. A nanoindentaÃÃo foi desenvolvida no inÃcio dos anos 1970 e à amplamente usada para extrair propriedades mecÃnicas de materiais, como por exemplo, o mÃdulo de Young. Tem-se observado que modelos matemÃticos clÃssicos da mecÃnica do contato com base no contato Hertziano (derivado do contato elÃstico semi-infinito) nÃo descrevem adequadamente os campos de tensÃo e deformaÃÃo devido aos efeitos do substrato e tamanho do indentador. Esse trabalho tem por objetivo adaptar o modelo proposto por Hertz para simular o contato entre indentadores com uma superfÃcie de espessura finita. O mÃtodo de elementos finitos (MEF) foi utilizado para modelar as geometrias do contato esfÃrico e cÃnico, permitindo a investigaÃÃo da resposta mecÃnica desses contatos por simulaÃÃes de indentaÃÃo computacional. Os dados obitidos pelo MEF permitiram o ajuste do modelo de Hertz e fatores de correÃÃo foram incluidos para levar a informaÃÃo da espessura da amostra e assim melhorar o entendimento do efeito do substrato em nanoindentaÃÃes. Esses ajustes do modelo de Hertz em conjunto com os dados experimentais de microscopia de forÃa atÃmica sÃo importantes no estudo das propriedades mecÃnicas de materiais biolÃgicos, pois fornece a possibilidade de obter dados quantitativo e qualitativos a respeito do comportamento elÃstico de sistemas em pequena escala.

En este trabajo se ha llevado a cabo el desarrollo de una herramienta computacional para la simulación dinámica de vehículos ferroviarios. El modelo está basado en técnicas multicuerpo debidas a Shabana. Con respecto a otras metodologías existentes, la propuesta hace uso de un conjunto de sistemas de referencia que permite el empleo de coordenadas independientes sin la posibilidad de configuraciones singulares debidas a grandes giros. El conjunto de sistemas de referencia sirve de base para formular de manera precisa el problema de contacto rueda-carril. El programa está diseñado para considerar de forma flexible distintas configuraciones de vehículo así como diversas geometrías de trazado. La estructura del programa está abierta a cambios orientados a la mejora del modelo de contacto rueda-carril o a la implementación de la dinámica estructural de la vía. Se ha implementado un modelo eficiente que permite detectar con precisión las coordenadas de los puntos en contacto localizados en la interfase entre la rueda y el carril. La herramienta de simulación desarrollada en esta tesis se ha aplicado para diferentes casos-estudio con el objetivo de validar la idoneidad de la metodología propuesta en el análisis del sistema ferroviario. Se ha realizado una comparación entre los resultados obtenidos por la herramienta de simulación presentada y los resultados ofrecidos por varios programas comerciales de simulación dinámica en el análisis del vehículo de Manchester Benchmark. Además, la herramienta se ha empleado para desarrollar un análisis dinámico del vehículo de la locomotora TGV y los resultados obtenidos se han comparado con los ofrecidos por el programa comercial SIMPACK para el mismos modelo de vehículo, bajo las mismas condiciones de operación. Finalmente, sobre la base de la calidad de los resultados, se puede concluir que la herramienta de simulación es fiable y eficiente para emplearse en el análisis dinámico de los diferentes sistemas ferroviarios.
Elsayed Abdel Hameed Amer Shaltout, R. (2013). MULTIBODY APPROACH FOR RAILWAY DYNAMIC ANALYSIS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/27622
TESIS

Abstract Mobile robots and autonomous guided vehicles have become an indispensable part of modern industrial environments and are used for a wide range of handling operations. To fully use the potential of mobile platforms, omnidirectional platforms are a good choice. A prominent and widely used variant in the industry are Mecanum wheels, which allow arbitrary movement in any direction in the plane. In most applications only the kinematics is considered, however, dynamic models that take the geometry of the rollers into account are still missing. In this paper two models for Mecanum wheels with different degrees of detail are derived. The detailed model considers the rollers as single bodies undergoing contact and friction with the rolling plane. As the wheel consists of multiple rollers, a complex contact situation with temporal overlapping and additional vibrations occurs. The simplified model reproduces the overall kinematics of the rollers with orthotropic friction and only one rigid body for the wheel, thereby being computationally more efficient. Both models are well suited to reproduce essential dynamic effects of a mobile robotic platform, which can not be described by the conventional kinematics model. We implement and compare both models with experimental results, showing the good performance of both models.