PDF superior Evaluación del daño en la vértebra lumbar L5 mediante análisis por elementos finitos

Evaluación del daño en la vértebra lumbar L5 mediante análisis por elementos finitos

Evaluación del daño en la vértebra lumbar L5 mediante análisis por elementos finitos

La metástasis ósea a la columna vertebral, la pelvis o la cadera en pacientes con cáncer de próstata es una patología que ocurre en aproximadamente el 80% de los casos. La metástasis en la columna vertebral puede causar dolor, inestabilidad y lesiones neurológicas. Por lo tanto, es relevante evaluar cuándo se han alcanzado condiciones críticas y la integridad estructural del hueso está comprometida. Los métodos numéricos basados en datos del paciente, obtenidos mediante el postprocesamiento de imágenes médicas, proporcionan una herramienta para modelar la complejidad del material de los tejidos biológicos. La tomografía axial computarizada (TAC) junto con las herramientas de segmentación permiten la reconstrucción de modelos 3D del hueso que incluyen propiedades mecánicas, y que representan la condición anisotrópica de las estructuras óseas. En este trabajo, presentamos el modelo de la vértebra lumbar L5 de un paciente afectado por metástasis y evaluamos biomarcadores para indicar el nivel de daño, comparando con el caso de referencia del hueso sano en una etapa inicial.
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Evaluación de puente colgante vehicular, mediante método de elementos finitos y análisis de vibraciones; caso Puente Cunyac 2018

Evaluación de puente colgante vehicular, mediante método de elementos finitos y análisis de vibraciones; caso Puente Cunyac 2018

Se puede identificar sobre este punto, que en el Perú, se ha desarrollado muy poco acerca del tratamiento o investigación relacionada a la evaluación de vibración de puentes, lo que delata que somos un país que tiene mucho por atender en cuanto a este aspecto; esto se traduce, por ejemplo, en la directiva establecida por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones del Perú Guía para inspección de Puentes 2014, que actualmente rige, el cual está relacionado a la evaluación e inspección visual manual de puentes, que estipula procedimientos más o menos rudimentarios y básicos, como son: las identificación visual de desgaste de pintura, visualización de elementos fatigados o daño de accesorios, etc.; mostrando que, la contextualización temporal en la que se atiende y entiende la evaluación de puentes se da siempre luego de que ocurren daños en sus componentes, lo que dista mucho de evaluaciones que actualmente se realizan en otros países como el Japón, donde inclusive monitorean el desempeño estructural de puentes en tiempo real.
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Evaluación de acciones explosivas sobre estructuras de hormigón armado mediante elementos finitos.

Evaluación de acciones explosivas sobre estructuras de hormigón armado mediante elementos finitos.

En segundo lugar (Figura 6b) se muestran los resultados que pueden obtenerse en el caso de un edificio de 3 plantas com- puesto por 4 × 4 forjados reticulados en cada planta, modela- do con elementos estructurales. Este modelo es capaz de es- timar el daño causado en un edificio de estas características cuando se le somete a una carga explosiva en su interior. En este caso la carga es de 400 kg de TNT colocada en la primera planta del edificio a un metro de altura del suelo de la primera losa, que produce el daño observado en la figura. El tiempo de simulación está entre 0,1 y 0,5 segundos, suficiente para eva- luar la acción de la explosión en la estructura. Con este tiem- po de simulación y el modelo estructural simplificado el coste computacional es moderado (17 min con 12CPU Xeon-X565). Las técnicas de modelado propuestas resultan adecuadas para la acción de explosiones fuertes en edificios completos, a pesar de lo cual existen algunas limitaciones a esta estrate- gia. Una de ellas es que no es posible evaluar directamente la presión que le llega por efecto de la explosión a una segunda losa cuando una primera ha roto y la onda de presión pasa a través de ella. La energía perdida por la onda explosiva en el proceso de rotura de la primera losa es difícil de estimar. Este fenómeno físico se puede evaluar mediante un modelo acoplado con interacción fluido-estructura (29) simulando la propagación de la onda explosiva en una malla de aire, pero sería necesario un número de elementos mucho mayor y de menor tamaño y una formulación más compleja, que conduce a un coste computacional excesivo. Otra de las limitaciones es que partes de la estructura pueden convertirse en proyectiles que impacten sobre partes posteriores del edificio. El pará- metro de erosión empleado para simular el daño hace que se produzcan menos proyectiles en el modelo que en la realidad. La Figura 5 muestra también la comparación frente a una car-
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Análisis Por Elementos Finitos Del Comportamiento Mecánico De Una Vértebra L5 Debido A Cargas Raquídeas 

Análisis Por Elementos Finitos Del Comportamiento Mecánico De Una Vértebra L5 Debido A Cargas Raquídeas 

El presente estudio propone una evaluación del comportamiento mecánico de la vértebra L5 frente a las fuerzas de com- presión causadas por la posición del cuerpo humano. Las propiedades geométricas y mecánicas del hueso observado son los factores fundamentales para el análisis de los modelos. A diferencia de otros trabajos [15,16,73], en este modelo las superficies recreadas no se parametrizan y sus resultados no son aplicables para otras vértebras. Autores como Zulkifli et al.[11], Jovano- vić et al. [12], Lupi et al. [13] y Ghadiri et al. [15], plantean modelos de simulación por elementos finitos en una sola vértebra para el estudio del comportamiento mecánico de la misma. Los estudios de Nhabani et al. [16] y Escobar et al. [14], sobre la distribución de cargas en extensión máxima, son los que más similitud tienen en cuanto a los procedimientos de reconstrucción y simulación aplicados a la vértebra L5. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que ninguno de los dos trabajos proporcionan datos del sujeto de estudio, dimensiones de la vértebra o propiedades mecánicas de las mismas que permitan hacer análisis que expliquen las diferencias de los resultados encontrados. Así, la discusión de resultados debe hacerse teniendo en cuenta que puede haber tres factores que afectan sensiblemente los resultados de esfuerzos y deformaciones: la magnitud de las cargas consideradas, las dimensiones del hueso y el modelo físico empleado en los diversos estudios. En cuanto a magnitud de cargas, diversos estudios han estimado la presión intradiscal L4-L5 entre 0.37 MPa y 0.55 MPa [74]. En lo referente a geometría, Zhou et al. describe que la altura h del pedículo de la vértebra L5 es 14.9±1.8 mm, el ancho b es 17.5 ±2.6 mm y el espesor del hueso cortical es 2.9±0.5 mm [48]. Las dimensiones de los pedículos también cambian debido a la edad. Por ejemplo, Prabhu et al. describe que la altura promedio h del pedículo de la vértebra L5 es de 16 mm para edades cercanas a los 20 años y de 18 mm para edades de 40 años [75]. En el mismo estudio, el espesor promedio b del pedículo de la vértebra L5 es de 10 mm para edades cercanas a los 20 años y de 12 mm para edades de 40 años. El esfuerzo en los pedículos es muy sensible a estas variaciones geométricas pues los esfuerzos de flexión son inversamente proporcionales al momento de inercia de la sección considerada, el cual es función del ancho y del cubo de la altura de la sección (I=kbh 3 donde I es el momento de inercia y k es
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Co simulación para el control de una PMSM utilizando software de análisis mediante elementos finitos

Co simulación para el control de una PMSM utilizando software de análisis mediante elementos finitos

El desarrollo del presente proyecto es una investigación aplicada donde se revisa la teoría de análisis mediante elementos finitos y su aplicación al diseño y simulación de máquinas eléctricas. Para deducir si el método de análisis mediante elementos finitos permite obtener una respuesta más real del comportamiento del motor síncrono de imanes permanentes (PMSM), se realiza en primer lugar el modelado del motor utilizando las librerías de Matlab (análisis mediante modelo matemático aproximado), posteriormente se utiliza la herramienta RMXprt Desing (análisis sin elementos finitos), y finalmente Ansys Maxwell 2D (análisis con elementos finitos) con el objetivo de comparar los resultados de los 3 modelos implementados.
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ANÁLISIS DE ERROR A POSTERIORI PARA PROBLEMAS TEMPORALES MEDIANTE ESQUEMAS ESTABILIZADOS DE ELEMENTOS FINITOS

ANÁLISIS DE ERROR A POSTERIORI PARA PROBLEMAS TEMPORALES MEDIANTE ESQUEMAS ESTABILIZADOS DE ELEMENTOS FINITOS

Se desarrolla un an´ alisis a posteriori para la ecuaci´ on de difusi´ on-convecci´ on-reacci´ on no estacionaria mediante esquemas estabilizados de elementos finitos. Dicho an´ alisis se realiza en dos de las normas m´ as usuales en t´erminos de problemas espacio temporales, L 2 (0, T ; H 0 1 (Ω)) y la norma usual del espacio W (0, T ), donde la principal diferencia entre ambas es que para el segundo caso la norma espacial corresponde a una norma aumentada que considera la norma dual de la derivada temporal. De esta manera se obtiene en ambos casos, cotas superiores e inferiores garantizadas a trav´es de un estimador de error a posteriori completamente computable el cual se descompone en cuatro componentes: una referente al error inicial η 0 , una al error espacial η h n , una al error temporal η t n y una al error de oscilaci´ on
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Evaluación de puente colgante vehicular, mediante método de elementos finitos y análisis de vibraciones; caso Puente Cunyac 2018

Evaluación de puente colgante vehicular, mediante método de elementos finitos y análisis de vibraciones; caso Puente Cunyac 2018

250 Figura 141 Fuerzas axiales producidas por carga s?smica en YY Figura 142 Fuerzas internas cortantes en el eje "Y" producidas por carga s?smica en YY Figura 143 Fuerzas internas cortantes en el eje[.]

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Evaluación de puente colgante vehicular, mediante método de elementos finitos y análisis de vibraciones; caso Puente Cunyac 2018

Evaluación de puente colgante vehicular, mediante método de elementos finitos y análisis de vibraciones; caso Puente Cunyac 2018

método de los elementos finitos es muy usado debido a su generalidad y a la facilidad de introducir dominios de cálculo complejos (en dos o tres dimensiones). Además, el método es fácilmente adaptable a problemas de difusión del calor, de mecánica de fluidos para calcular campos de velocidades y presiones, o de campo electromagnético. Dada la imposibilidad práctica de encontrar la solución analítica de estos problemas, con frecuencia, en la práctica ingenieril, los métodos numéricos y, en particular, los elementos finitos se convierten en la única alternativa práctica de cálculo. Una importante propiedad del método es la convergencia, si se consideran particiones de elementos finitos sucesivamente más finas, la solución numérica calculada converge rápidamente hacia la solución exacta del sistema de ecuaciones
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Análisis de pilares con deformación por cortante mediante elementos finitos y acciones repartidas equivalentes

Análisis de pilares con deformación por cortante mediante elementos finitos y acciones repartidas equivalentes

Los resultados obtenidos en los ejemplos desarrollados ponen de manifiesto las excelentes ventajas de ésta metodología ya obser- vadas en aplicaciones previas a otros problemas. En particular en los dos ejemplos expuestos ha sido suficiente con emplear uno y dos elementos, respectivamente, para alcanzar una gran aproxi- mación en desplazamientos, giros y esfuerzos, con respecto a la solución exacta del problema. Sin embargo con otras metodolo- gías formuladas también en desplazamientos, como por ejemplo la integración reducida, se requiere del orden de 40 elementos para alcanzar resultados de aproximación similares.
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Análisis de la propagación de fracturas en placas mediante el método de los elementos finitos extendido (XFEM)

Análisis de la propagación de fracturas en placas mediante el método de los elementos finitos extendido (XFEM)

A fin de pronosticar no sólo la carga de falla, sino también el comportamiento correcto pos-pico, algoritmos computacionales robustos y estables que son capaces de manejar gran conjunto de ecuaciones gobernantes no lineales son un requisito esencial. Hay una serie de casos en los que el método de elementos finitos convencional tiene restricción en una aplicación eficiente. La solución aproximada puede converger a la exacta si ésta tiene un comportamiento polinómico, en cambio, cuando existe una singularidad, resulta difícil aproximar correctamente el campo de la solución en sus cercanías. En este caso, la solución está dominada por el efecto local de la singularidad.
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Introducción al análisis de vibraciones con elementos finitos

Introducción al análisis de vibraciones con elementos finitos

lectura de archivos externos en los que se dan las matrices simétricas [ ] K y [ M ] , tipo banda. Cabe aclarar que el programa en realidad opera con las matrices cuadradas completas, agregando ceros fuera de la banda. En este código se aplicó el procedimiento descripto en la Sección anterior para pasar de la ecuación (2.34) a la forma (2.32), mediante la transformación dada por las fórmulas (2.38), (2.41) y (2.42). Por lo tanto, sólo la matriz [ M ] debe ser positiva definida. Ambos archivos de entrada contienen la información referente al tamaño de las matrices, descripto con el número de filas y columnas de banda. Cada matriz va precedida por una línea de texto que incluye el nombre del archivo de datos del modelo y del programa que calculó las matrices. También se ha incluido otro programa, JACOB2 , que es una adaptación del código publicado por Chandrupatla y Belegundu [5]. La técnica implementada es el método generalizado de Jacobi, una variante algo más eficiente (aunque el programa también opera con las matrices cuadradas completas), debido a que la matriz de transformación ortogonal [P] es elegida de modo que se eliminan, por separado y simultáneamente, una componente en la matriz de rigidez y la correspondiente en la matriz de masa [7]. Es aplicable aun cuando existan autovalores nulos o negativos. Sin embargo, si dos autovalores tienen valores muy cercanos, puede resultar afectada la precisión del cálculo de los autovectores. El archivo de datos es igual al requerido por el programa JACOB1 . Ambos programas proporcionan las frecuencias en orden ascendente de los valores.
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Análisis de esfuerzos de transmisiones de engranes cilíndricos helicoidales mediante el método de los elementos finitos

Análisis de esfuerzos de transmisiones de engranes cilíndricos helicoidales mediante el método de los elementos finitos

Existen en la actualidad un sinnúmero de programas que aplican el Método de los Elementos Finitos y por lo general son bastante fáciles de usar. La persona que maneja estos programas no necesita tener un conocimiento profundo de las matemáticas aplicadas al MEF, pero si debe tener un conocimiento básico de los conceptos del MEF y de las capacidades y limitaciones del programa que esta utilizando. Solo con estos conocimientos el usuario del programa será capaz de decidir que tipo de elementos se va ha usar, que cantidad de detalles físicos es necesario representar en el modelo, como se puede simplificar el modelo, que tipo de análisis se debe usar, etc.
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Simulación de excavaciones mediante un método de acoplamiento elementos finitos – elementos de contorno

Simulación de excavaciones mediante un método de acoplamiento elementos finitos – elementos de contorno

En esta secci´ on se compara la eficiencia de cada uno de los algoritmos de acoplamiento propuestos anteriormente. Para los c´ alculos se ha empleado una versi´ on no lineal del programa DLEARN 17 , en la cual se han incorporado los elementos de contorno. Dicho programa se ha ejecutado sobre una estaci´ on de trabajado empleando doble precisi´ on. Se ha adoptado para la zona no lineal comportamiento elastopl´ astico tomando como criterio pl´ astico Drucker–Prager y en la integraci´ on de las ecuaciones elastopl´ asticas se ha empleado el algoritmo del punto de m´ınima distancia para una regla de plastificaci´ on asociada 18 . Asimismo la matriz rigidez tangente se ha obtenido usando el m´ odulo elastopl´ astico tangente consistente 19 .
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Análisis estructural de un bus por el método de elementos finitos

Análisis estructural de un bus por el método de elementos finitos

La simulación estructural brinda ayuda a problemas relacionados con cargas producidas por componentes mecánicos, eléctricos, electrónicos, entre otros; permitiendo visualizar esfuerzos y deformaciones presentes en la estructura, ampliando el rango de opciones de simulación que permita controlar la complejidad del modelado, a través de una precisión deseada y tiempos computacionales, optimizando los diseños antes de proceder a la fabricación, con una alta precisión, diseños mejorados y parámetros críticos con una mejor percepción, en prototipos virtuales, iniciando con el croquis y modelado mediante el Diseño Asistido por Computadora (CAD), para posteriormente modelarlos a través de la Ingeniería Asistida por Computadora (CAE), aplicando las propiedades de los materiales utilizados (Garza, 2013).
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Análisis del comportamiento del esfuerzo en una placa plana con agujeros circulares utilizados por elementos de sujeción, mediante el método de elementos finitos

Análisis del comportamiento del esfuerzo en una placa plana con agujeros circulares utilizados por elementos de sujeción, mediante el método de elementos finitos

Para realizar la simulación de las placas planas con un pasador como apoyo en los agujeros y sometidas a tracción se tienen como consideraciones geométricas las ecuaciones (4) y (5) que, mediante la variable e que representa el valor mínimo entre el agujero y el bore izquierdo de la placa y la variable f que representa la separación mínima entre el agujero y el borde superior de la placa , determinan el rango para el diámetro del agujero en la placa teniendo en cuenta las variables involucradas en el modelo geométrico. Las variables d y b son objeto de estudio y por tanto se modifican teniendo presente las restricciones geométricas.
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Impacto en materiales compuestos - análisis por elementos finitos

Impacto en materiales compuestos - análisis por elementos finitos

45  Gonzalo Quintero Avellaneda – Departamento de Ingeniería Mecánica 2007  Se generó un tutorial introductorio de ANSYS LS-DYNA, en donde se explican los procedimientos básicos para implementar una simulación simple de impacto. Este tutorial dará la oportunidad de interactuar más rápidamente con el programa, impulsando así la solución de problemas de impacto en la ingeniería, rama que aún está por desarrollarse. Se alcanzó un conocimiento admisible sobre el fenómeno de impacto y sus múltiples aplicaciones en la ingeniería, dando como resultado el desarrollo de una opinión crítica para el análisis objetivo de resultados mostrados por herramientas de elementos finitos.
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Análisis de pilotes radiculares empleando elementos finitos

Análisis de pilotes radiculares empleando elementos finitos

Uno de los sistemas de cimentaciones más antiguos y empleados son los pilotes, se usan cuando las cargas transmitidas por la estructura no se pueden distribuir apropiadamente en una cimentación de tipo superficial excediendo la capacidad portante del suelo, este es el caso de suelos blandos, o donde el nivel freático está cerca de la superficie o en construcciones que requieren de elementos que trabajen a la tracción, como estructuras de cables, o cualquier estructura anclada en el suelo (torres de energía).

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Caracterización engranajes de Novoluta, análisis por elementos finitos

Caracterización engranajes de Novoluta, análisis por elementos finitos

Los engranajes han sido utilizados por cientos de años, haciéndose cada vez más sofisticados y eficientes. Son elementos mecánicos que permiten transmitir el movimiento y la potencia, y son la base del funcionamiento de la mayoría de las maquinas en el mundo. Es por esto que es de especial interés encontrar nuevas formas de estos. De mayor sofisticación y eficiencia, con capacidades mayores a cargas, y pesos bajos. La principal razón de esta necesidad, es el cada vez mayor el costo de las materias primas, del petróleo y de la energía en general. El objetivo de la reducción de peso, es que se utilice menos material, que la potencia necesaria de una maquina disminuya, disminuyendo así el consumo de energía.
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Análisis no lineal de elementos de concreto armado utilizando elementos finitos

Análisis no lineal de elementos de concreto armado utilizando elementos finitos

Una curva típica esfuerzo-deformación en un ensayo de compresión uniaxial se muestra en la figura 2.9. Existen tres etapas claramente marcadas en esta curva. La primera etapa comprende desde el inicio del ensayo hasta aproximadamente un 30% del máximo esfuerzo de compresión {!¡ ). En esta etapa se observa un comportamiento lineal y se considera que el comportamiento es elástico debido a que las micro fisuras son estables y no se propagan [Feenstra y de Borst, 1993]. Después de ese límite la curva comienza a desviarse debido a la pérdida de rigidez como consecuencia de que las fisuras son más extensas. Puede considerarse que esta etapa está comprendida entre un 30% a un 75% de la resistencia {!¡) aproximadamente. Un incremento de la carga en este punto causaría un estado inestable con grandes incrementos de deformación a menores aumentos de esfuerzos. En este tercer estado el progresivo deterioro del material es causado básicamente por las fisuras que se producen en la pasta de cemento, estas fisuras añadidas a las fisuras que se producen en la adherencia del agregado con la pasta forman las zonas de fisuras y son evidentemente la causa principal de la falla del material [Chen y Han, 1988). Aunque el análisis anterior se refiere a un ensayo uniaxial, las mismas características se pueden observar en un comportamiento triaxial. Esto es crucial al tratar de modelar la estructura y predecir un comportamiento aceptable del material.
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Diseño de sólidos de revolución mediante el método de elementos finitos

Diseño de sólidos de revolución mediante el método de elementos finitos

• Al culminar el proyecto se puede concluir la demostración de la aplicabilidad del MEF a ciertos casos ingenieriles prácticos como los son los sólidos de revolución simulados en el Capítulo V, en los cuales, los resultados obtenidos muestran claramente la fiabilidad del MEF a través de porcentajes de desviación relativos muy bajos, por ejemplo para el caso de la tubería aislada, cuando se tienen líneas de flujo que incluyen cambios de sección (por ejemplo por medio de reductores), el entorno matemático tradicional se torna bastante complejo hallándose así una ventaja importante del análisis numérico frente a los métodos tradicionales.
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