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• Desarrollo y aplicación de un modelo de elementos finitos para cálculo de vigas con materiales compuestos laminados basado en la teoría de Timoshenko

  A. Llanos, E. Oñate, F. Zárate

  (2013). Research Report, Nº PI398

  
  

  Abstract

  Actualmente existen programas de MAT-fem para calcular vigas de material homogéneo, según la teoría de Euler-Bernoulli o de Timoshenko. El objetivo de la presente tesina es conseguir un nuevo programa capaz de calcular vigas de materiales compuestos con la teoría de Timoshenko. En el capítulo 1, se introducen los materiales compuestos describiendo las ventajas y aplicaciones que tienen hoy en día en el ámbito de la Ingeniería Cívil. En el capítulo 2 y 3 se expone la teoría de las vigas planas laminadas y, en particular, de las vigas compuestas de Timoshenko. El capítulo 4 explica cómo se ha llevado a cabo la implementación numérica y da paso al capítulo 5, en el que se exponen varios ejemplos. Por último, en el capítulo 6, se exponen las conclusiones que se extraen del trabajo realizado y de los resultados obtenidos. Finalmente se presentan los anejos. Primero, en el anejo 1, se muestra un ejemplo real de refuerzo de viga mediante materiales compuestos. En el segundo anejo se presentan más ejemplos de los expuestos en el quinto capítulo y, por último, se termina la tesina con el anejo 3, que presenta los distintos archivos de programación utilizados para el cálculo de vigas compuestas de Timoshenko.

  Abstract
  Actualmente existen programas de MAT-fem para calcular vigas de material homogéneo, según la teoría de Euler-Bernoulli o de Timoshenko. El objetivo de [...]

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• Numerically stable formulas for a material point based explicit exponential integrator

  P. Nadukandi

  (2014). Research Report, Nº PI408

  
  

  Abstract

  We present numerically stable formulas for the analytical solution in the closed form of the so-called X-IVAS scheme in 3D. The X-IVAS scheme is a material point based explicit exponential integrator. An intermediate step in the X-IVAS scheme is the solution of tangent curves for piecewise linear vector fields defined on simplicial meshes. This is what we refer to as particle tracing of streamlines and independent formulas for the same can be easily distilled from the ones presented for the X-IVAS scheme. The formulas involve functions of matrices which are defined using the corresponding Newton interpolating polynomial. The evaluation of these formulas is stable, i.e. a certain number of significant digits in the computed values are guaranteed to be exact. Using the double-precision floating-point arithmetic specified by the IEEE 754 standard, we obtain at least 10 significant decimal digits in the worst case scenarios. These scenarios involve fourth-order divided differences of  the  exponential  function.    Additionally,  an  optimal  series   approximation  of  divided differences is presented which is an essential part of the exposition.  

  Abstract
  We present numerically stable formulas for the analytical solution in the closed form of the so-called X-IVAS scheme in 3D. The X-IVAS scheme is a material point based [...]

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• PARACHUTES: A computer program for calculating ram-air parachutes. Theory document

  E. Ortega, R. Flores

  (2016). Research Report, Nº PI415

  
  

  Abstract

  PARACHUTES is a computer program developed at the International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE) for the simulation of ram-air (gliding) parachute systems. The solution methodology in PARACHUTES is based on two unsteady calculation modules which work in a coupled manner. The aerodynamics of the gliding parachute is solved by a low-order panel method and a finite-element technique is used for the structure. The latter allows modelling the suspension lines, textile fabric and suspended payloads of a typical parachute system by means of cable, membrane and solid linear elements. For specified flight conditions, the simulation program solves the fluid-structural problem governing the behavior of arbitrary parachute-payload configurations and also allows analyzing user-defined maneuvers. This document describes the theoretical formulation and the numerical procedures adopted in PARACHUTES.

  Abstract
  PARACHUTES is a computer program developed at the International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE) for the simulation of ram-air (gliding) parachute systems. The [...]

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• Caracterización experimental y numérica de hormigones porosos modificados con polímeros

  A. Aguado, A. Josa, M. Pindado

  Monograph CIMNE (1997). M37

  
  

  Abstract
  Se pretende realizar una revisión completa de la experiencia obtenida tanto en gabinete de obra, mostrando las conclusiones de las mismas.

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• Analysis of fractional step finite element methods for the incompressible Navier-Stokes equation

  J. Blasco, R. Codina, A. Huerta

  Monograph CIMNE (1997). M38

  
  

  Abstract

  This monograph is devoted to the study of fractional step, finite element methods for the numerical solution of incompressible, viscous flow equations, and in particular of the Navier-Stokes equations.

  Abstract
  This monograph is devoted to the study of fractional step, finite element methods for the numerical solution of incompressible, viscous flow equations, and in particular of [...]

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• Metodología de evaluación del deterioro en estructuras de hormigón armado

  A. Hanganu, A. Barbat, E. Oñate

  Monograph CIMNE (1997). M39

  
  

  Abstract

  Se desarrolla la formulación de un  Nuevo índice de daño global riguroso, general, selectivo y objetivo. En base a ésta se propone una metodología de evaluación de la degradación estructural apoyada en la correlación entre índices globales de distintas zonas. Dicha metodología tiene aplicaciones directas en el estudio de patologías de edificios, cálculo de cargas últimas y mecanismos de fallo.

  Abstract
  Se desarrolla la formulación de un  Nuevo índice de daño global riguroso, general, selectivo y objetivo. En base a ésta se propone una metodología [...]

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• Error estimation and adaptivity in strain localisation problems with softening materials

  M. Arroyo, P. Díez, A. Huerta

  Monograph CIMNE (1997). M40

  
  

  Abstract

  The study and prediction of failure is one of the most challenging issues of mechanical ans¡d structural engineering. In this context, an accurate analysis of strain localization, which typically triggers failure in many softening materials such as steel or concrete, is of great interest. The classical limit-state methods used to study localization phenomena are insufficient, and the finite element method appears as a proper analysis tool. Unfortunately, the numerical simulation of strain localisation in continuum mechanics has to face two important difficulties: the need of a mathematically consistent constitutive model on one side, and of a cost-effective computational strategy capable of capturing the multi-scale nature of localisation problems on the other side. Several formulations have appeared to overcome the fisrt challenge, usually known as regularization techniques or localisation limiters. On the order hand, adaptivity appears as the natural solution to the computational difficulty. In the present work, an adaptive remeshing procedure based on a residual type error estimator is presented in the context of quasi-static localisation problems with softening materials. Two well-known localisation limiters have been used: rate dependence has been used to regularize J2 softening plasticity (via Perzyna viscoplasticity) presenting shear band localisation, and the Mazars damage model with nonlocal regularization has been applied to simulate fracture localisation. These constitutive models simulate steel and concrete respectively. Numerical examples show the good performance of the presented procedure, that captures accurately and cost-effectively the micro-scale of strain localisation problems.Furthermore, this error estimator driven adaptive procedure constitutives an objective alternative to the usual approaches that are based on error indicators. Several topics of interest are also dealt with throughout the work, such as the analysis of the shear band width in quasi-static two-dimensional problems with Perzyna viscoplasticity, the influence of pollution errors in the adaptive process, or the use of error estimation analysis to deduce or test indicators.

  Abstract
  The study and prediction of failure is one of the most challenging issues of mechanical ans¡d structural engineering. In this context, an accurate analysis of strain [...]

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• Reflexiones sobre el tránsito de la idea al producto en el entorno de la Escuela de Ingenieros de Caminos de Barcelona

  E. Oñate

  (2011). Research Report, Nº PI359

  
  

  Abstract

  Se presentan unas reflexiones sobre el ciclo que las ideas recorren desde que surgen en un entorno universitario hasta que se transforman en un producto industrial. Se concretan estas reflexiones en el contexto de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universitat Politècnica de Catalunya y se presentan algunos ejemplos de éxitos en la implantación del denominado Círculo de las Ideas.

  Abstract
  Se presentan unas reflexiones sobre el ciclo que las ideas recorren desde que surgen en un entorno universitario hasta que se transforman en un producto industrial. Se concretan [...]

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• Estabilización de la solución por elementos finitos de problemas de flujo incompresible con rotación, turbulencia, superficie libre y temperatura

  O. Soto, R. Codina

  Monograph CIMNE (1997). M41

  
  

  Abstract

  El principal objetivo del presente trabajo es el de plantear un método de solución por elementos finitos de las ecuaciones que rigen el flujo incompresible, tanto en su régimen laminar como turbulento. Adicionalmente se planteará un esquema para solucionar problemas que involucren el tratamiento de superficies libres y del flujo térmico. La solución a dichos problemas es la base para atacar diversos problemas de ingeniería que se presentan diariamente en la industria, tales como el llenado de  moldes, el flujo en reactores químicos, el diseño de perfiles óptimos para ventiladores, barcos, etc. En este trabajo se presentan las ecuaciones que describen el comportamiento de un fluido incompresible en régimen laminar (ecuaciones de Navier-Stokes) y turbulento (ecuaciones de Reynolds), para luego plantear su solución por elementos finitos utilizando el método clásico o método de Galerkin.

  Abstract
  El principal objetivo del presente trabajo es el de plantear un método de solución por elementos finitos de las ecuaciones que rigen el flujo incompresible, [...]

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• High-order accurate time-stepping schemes for convection-diffusion problems

  J. Donea, B. Roig, A. Huerta

  Monograph CIMNE (1998). M42

  
  

  Abstract

  In this work, a study has been made of other high order time-stepping methods with the view of identifying schemes that could possibly be used for a time accurate finite element solution of transient problems describing convective-diffusive transport. Both explicit and implicit methods are considered.

  Abstract
  In this work, a study has been made of other high order time-stepping methods with the view of identifying schemes that could possibly be used for a time accurate finite element [...]

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