de la tesiEl principal objectiu d'aquesta tesi és establir una base teòrica que permeti resoldre problemes cinemàtics inversos mitjançant mètodes d'intervals.La primera part de la tesi desenvolupa i formalitza una nova metodologia per a l'anàlisi de cadenes cinemàtiques espacials. Aquest enfoc es basa en l'estudi de la varietat d'automoviment del mecanisme esfèric ortogonal i en la seva relació amb el mecanisme de n-barres. El principal avantatge respecte a altres mètodes és la seva senzillesa i sobretot la seva generalitat, que permet el mateix tractament del problema per a quelsevol cadena cinemàtica, independentment del nombre d'elements o de la seva geometria.En la segona part de la tesi s'estudia la utilització de mètodes d'intervals per a la resolució de problemes cinemàtics. En primer lloc s'ha fet un estudi exhaustiu dels mètodes d'intervals ja existents per a la resolució de sistemes d'equacions no lineals. Tot seguit es desenvolupen mètodes ad hoc per al nostre problema i per a les equacions de tancament generals obtingudes en la primera part.En l'últim capítol es proposa un algoritme per a la resolució del problema cinemàtic invers basat en una combinació de mètodes d'intervals clàssics (mètodes de Newton) i els mètodes específics que s'han desenvolupat (talls directes i propagació d'intervals). L'algoritme està justificat amb detall, així com la seva implementació. Al final es presenten uns quants experiments amb resultats que avalen l'algoritme i es comparen amb altres mètodes.La resolució del problema cinemàtic invers s'ha basat històricament en dos mètodes principalment: els mètodes d'eliminació i els de continuació. L'alternativa mitjançant un mètode d'intervals que es proposa té diversos avantatges clars respecte als altres mètodes: és general per a qualsevol cadena cinemàtica de llaç simple, troba totes les solucions, evita problemes numèrics i d'arrodoniment i és simple d'implementar. No obstant, encara és més lent que els últims algoritmes basats en mètodes d'eliminació.Cal destacar que es tracta del primer treball que utilitza mètodes d'intervals per a problemes relacionats amb la robòtica. Els resultats obtinguts permeten avançar que els mètodes d'intervals seran una alternativa als mètodes d'eliminació i continuació per a problemes cinemàtics en el futur. / This thesis constitutes an interesting approach to the kinematic analysis of spatial mechanisms. It establishes a theoretical basis for applying interval methods to the resolution of inverse kinematics problems. A short introduction describes the problem and states the objectives of the work. The previous work is described here concisely, with enough relevant references, but avoiding anything superfluous.The content of the thesis is divided into two naturally differentiated parts, corresponding to the kinematic analysis and to interval methods respectively.In the first part, a new general framework for the kinematic analysis of spatial mechanisms is developed. This approach is based on the self-motion manifold of the orthogonal spherical mechanism and the closely related n-bar mechanism, which is used to represent any kinematic loop. This part is very complete and formally structured with rigorous definitions, lemmas, theorems and their proofs.The second part of the thesis deals with interval methods. The first chapter of this part is devoted to survey the existing interval methods for solving systems of nonlinear equations. Clearness is used here in front of formalism, which makes it easier to get a general idea of the methods. The next chapter constitutes, the second main contribution of the thesis: the development of ad hoc interval methods for inverse kinematic problems. The proposed interval propagation based on spherical geometry is a smart idea, derived directly from a geometric interpretation derived in the first part.The last chapter proposes a general interval method for solving positional inverse kinematics problems, based on a classic interval Newton method, complemented with the specific cuts of the previous chapter. Some few examples are given, which give all the solutions.Using interval methods in kinematics is a novel idea and has not been seriously considered before. This thesis is a first important contribution herein, with important and promising results, but leaving still plenty of room for future work. Most probably, it will be a research focus in the near future.

Los mecanismos leva-palpador en los que el cierre del par superior se realiza por la configuración geométrica de la leva y del palpador son denominados desmodrómicos o levas con cierre geométrico. Estos mecanismos son poco tratados dentro del tema de levas, en especial aquellos que son planos. Así, el objeto de estudio de la presente tesis lo constituyen los mecanismos leva-palpador desmodrómicos planos. La investigación tiene por objetivos: aportar elementos teóricos y proponer métodos de generación de perfiles de levas desmodrómicas planas, de modo que se facilite el estudio y la aplicación de dichos mecanismos. El estudio se ha centrado en los mecanismos de levas conjugadas y de anchura y diámetro constante. La investigación de los mecanismos mencionados abarca las etapas de definición de la ley de desplazamiento del palpador y de generación del perfil de la leva. Dentro de la primera etapa citada, se han obtenido las características que tienen las leyes de desplazamiento del palpador para poder generar perfiles de anchura y diámetro constante, y en el caso de palpadores rotatorios se expone como diseñar dichas leyes. En esta etapa se han utilizado curvas de Bézier no paramétricas y B-spline no paramétrico para la definición de las leyes de desplazamiento del palpador. En lo referente a la obtención del perfil de la leva, se propone un método analítico-vectorial que permite obtener perfiles de levas conjugadas y de anchura y diámetro constante como caso particular de las conjugadas, estableciendo ciertas restricciones de diseño. El método es conciso y comprensible. En el trabajo se ha utilizado como herramienta básica de simulación el Software Mathematica®, para diseñar las leyes de desplazamiento y generar los perfiles de levas. Se proponen recomendaciones que pueden dar lugar al desarrollo de otros trabajos de investigación.

La tesis ha centrado su estudio en los mecanismos de leva con palpador circular de traslación por ser éstos ampliamente utilizados en la industria actual. Para el diseño de la ley de desplazamiento se utiliza curvas de Bézier de continuidad 2 C , 3 C y 4 C con tramos rectos y se busca como objetivos de la tesis: aportar conocimiento y fundamento teórico al cálculo del ángulo de presión, radio de curvatura y distribución de la presión entre palpadores de rodillo y levas de modo que se facilite el estudio y la aplicación de dichos mecanismos.En la investigación se han abordado las tres etapas de diseño de un mecanismo leva palpador: definición de la ley de desplazamiento del palpador, obtención del perfil de leva y comprobación del perfil de la leva. Dentro de la etapa de la definición de la ley de desplazamiento se presentan las características que tienen las leyes de desplazamiento de Bézier. En lo referente a la obtención del perfil de la leva en la tesis se propone el diseño de la ley de desplazamiento por tramos de unión en lugar del diseño por trayectos completos de movimiento de la leva (giro total de la leva) y en lo referente a la comprobación del perfil se estudia el ángulo de presión, el radio de curvatura y la distribución de presiones relacionadas con el contacto entre la leva y el palpador.La tesis se divide en siete capítulos. En el primero de ellos se presenta una introducción, en el segundo se expone el estado del arte actual en el diseño de los mecanismo leva palpador, en el tercer capítulo se exponen las características de las leyes de desplazamiento del palpador diseñadas por tramos de unión, en el cuarto capítulo se estudia el ángulo de presión y el radio de curvatura y se muestran las tablas y gráficas para el cálculo de los mismo, en el quinto capítulo se expone la distribución de las presiones y los esfuerzos generados por el contacto entre la leva y el palpador. Es en éstos dos últimos capítulo donde se recogen las aportaciones principales de la investigación. El sexto capítulo presenta las conclusiones y recomendaciones del trabajo y el séptimo la bibliografía y referencias consultadas. / Circular follower-cam mechanisms have a vast range of machinery applications. Bézier curves, in comparison with conventional methods, seems to be a potential route to optimize the design of displacement law in cam mechanisms The aim of this thesis is to provide further knowledge about calculation of pressure angle, curvature radius and pressure distribution for cam mechanisms designed by Bézier curves in order to facilitate the study, thus new applications, of these systems. The investigation has included the three main stages in cam mechanism design: (1) definition of follower's displacement law, (2) development of cam profile, and (3) assessment of the cam profile. Bézier curves are used in the first stage of the process. In addition, a novel method to obtain the cam profile is proposed and supported. With respect to cam profile design, cam displacement law is obtained by segments instead of through cycle motion; with respect to cam profile verification, pressure angle, curvature ratio and pressure distribution due to contact between cam and follower are the design issue.This monography has been organized as follows. First chapter regards with an introduction to the research topic. A detailed literature review about cam-follower mechanism design is summarized in the second chapter. Next chapter enclose explanations of the displacement law's features, followed by a study of pressure angle and curvature radius which include tables and graphics that allow calculated, in the fifth chapter methodology to calculate pressure distribution and stress due to contact forces between cam and follower are present. In these last two chapters, the main contributions of the Ph.D. thesis are described. Conclusions and suggestions for further investigations are summarized in chapter sixth. Finally, literature reviewed is referenced in the seventh section.

This thesis is devoted to the numerical analysis of mesh-free methods and, in particular, to the study of the possible advantages of the EFG (Element Free Galerkin) mesh-free method against the well-known FE (Finite Element) method. More precisely, the EFG method and the FE method behavior are compared in two particular interesting problems: (1) analysis of volumetric locking in mechanical problems and (2) accurate resolution of transient convection dominated problems. In both cases the good properties and possibilities of mesh-free methods become apparent. However, in several situations the FE method is still more competitive: for instance, the computation of the FE shape functions and its integrals are less costly, and essential boundary conditions can be easily imposed. Thus, in order to take advantage of the good properties of both methods, a mixed interpolation combining FE and EFG is proposed. This formulation can be applied in two useful situations: (i) enrichment of finite elements with EFG, and (ii) coupling of FE and EFG. An a priori error estimate for the first one is presented and proved. Several examples show the applicability of the mixed interpolation in adaptive computations. / Aquesta tesi està dedicada a l'anàlisi numèrica dels mètodes sense malla i, en particular, a l'estudi dels possibles avantatges del mètode EFG (Element Free Galerkin) davant del ben conegut MEF (Mètode dels Elements Finits). Concretament, es comparen el mètode EFG i el MEF en dos problemes concrets d'interès: (1) l'anàlisi del bloqueig volumètric en problemes mecànics i (2) la resolució precisa de problemes transitoris amb convecció dominant. Les bones propietats i possibilitats dels mètodes sense malla es fan evidents en tots dos casos.Tot i així, en varis aspectes el MEF resulta més competitiu: per exemple, el càlcul de les funcions de forma i de les seves integrals es menys costós, i les condicions de contorn essencials es poden imposar fàcilment. Amb l'objectiu d'aprofitar les bones qualitats dels dos mètodes, es proposa una interpolació mixta combinant elements finits y EFG, aplicable en dues situacions: (i) enriquiment d'elements finits amb EFG i (ii) acoblament d'elements finits i EFG. Per al primer cas, es presenta i demostra una cota a priori de l'error. L'aplicabilitat d'aquesta interpolació mixta en processos adaptatius es mostra amb varis exemples. / Esta tesis está dedicada al análisis numérico de los métodos sin malla y, en particular, al estudio de las posibles ventajas del método EFG (Element Free Galerkin) frente al bien conocido MEF (Método de los Elementos Finitos). Concretamente, se comparan el método EFG y el MEF en dos problemas concretos de interés: (1) el análisis del bloqueo volumétrico en problemas mecánicos y (2) la resolución precisa de problemas transitorios con convección dominante. Las buenas propiedades y posibilidades de los métodos sin malla se hacen evidentes en ambos casos.Sin embargo, en varios aspectos el MEF resulta más competitivo: por ejemplo, el cálculo de las funciones de forma y sus integrales es menos costoso, y las condiciones de contorno esenciales se pueden imponer fácilmente. Con el objetivo de aprovechar las buenas cualidades de ambos métodos, se propone una interpolación mixta combinando elementos finitos y EFG, aplicable en dos situaciones: (i) enriquecimiento de elementos finitos con EFG, y (ii) acoplamiento de elementos finitos y EFG. Para el primer caso, se presenta y demuestra una cota a priori del error. La aplicabilidad de esta interpolación mixta en procesos adaptativos se muestra con varios ejemplos.

Esta Tesis se centra en el desarrollo e implementación de métodos para el diseño y modelado acústico de silenciadores de motores de combustión interna, a través de herramientas basadas en soluciones analíticas y numéricas de la ecuación de ondas. La necesidad de técnicas de diseño que proporcionen rápida y eficazmente resultados precisos incluso a altas frecuencias ha aumentando con el tiempo, debido a que el ruido de los vehículos se ha convertido en una fuente importante de contaminación ambiental. El principal objetivo de la Tesis es la extensión y aplicación del método de ajuste modal, en combinación con el método de subestructuración, para modelar el comportamiento acústico de silenciadores disipativos. Una contribución importante es la asociada con la obtención de los modos transversales de los silenciadores, para los cuales ha sido desarrollada con éxito una nueva técnica para silenciadores disipativos que incluyen materiales absorbentes de tipo fibroso. Se han estudiado experimentalmente elementos relevantes de los silenciadores, como las características de comportamiento de los materiales absorbentes o los elementos perforados, para obtener datos más precisos sobre ellos. Validando o mejorando los modelos encontrados en la bibliografía con estas medidas experimentales. Han sido evaluados varios métodos para la caracterización de materiales absorbentes. Como conclusión, se ha observado que no hay importantes diferencias entre las técnicas estudiadas. Se ha tomado el método de las dos fuentes como el más conveniente debido a que los resultados son independientes de las condiciones aguas abajo de la muestra. Se han caracterizado dos materiales con esta técnica, obteniendo los parámetros semi-empíricos del modelo de Delany y Bazley. Además, el método de las dos fuentes ha sido utilizado para la caracterización de elementos perforados, adaptando experimentalmente los resultados del modelo de Sullivan. Para llevar a cabo el análisis acústico de silenciadores disi / Torres Picazo, MI. (2006). Modelado acústico de silenciadores con material absorbente [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1892 / Palancia

Se ha llevado a cabo un estudio con el fin de observar diferencias en el comportamiento de fluencia en caliente de los cobres refinados al fuego con una pureza de 99.9%, dicho estudio ha permitido proponer modelos para predecir la curva esfuerzo-deformación y para predecir el tamaño de grano recristalizado dinámicamente. Los cobres refinados al fuego con una pureza de 99.9% se caracterizan por tener una composición residual de varios otros elementos, en algunos casos hasta 1000ppm. En los cobres con por lo menos 99.9% de pureza que tengan pocos elementos residuales, las diferencias observadas durante la fluencia en caliente se atribuyen a las interacciones entre átomos disueltos y dislocaciones, específicamente las interacciones con oxígeno intersticial. En el cobre electrolítico, el cual contiene principalmente altos contenidos de oxigeno, las diferencias de fluencia se atribuyen a cantidades cada vez mayores de partículas de Cu2O. Este trabajo más bien demuestra que las diferencias de esfuerzo encontradas en cobres refinados al fuego con una pureza de 99.9% son debidas a la cantidad de oxígeno residual, el cual forma finos precipitados a temperaturas intermedias que refuerzan la matriz metálica. A pesar del bajo contenido en oxígeno en los cobres estudiados (26-62ppm) se han caracterizado precipitados de Cu2O y se han utilizado teorías del endurecimiento por precipitación que han indicado que los precipitados de Cu2O eran los responsables del incremento en resistencia. Las interacciones entre átomos de oxígeno y dislocaciones son poco probables que causen un retro esfuerzo adicional a temperaturas superiores a los 600º C, en donde se ha llevado a cabo este trabajo. Se han comprimido tres cobres con 26, 46 y 62ppm de oxígeno a unas velocidades de deformación de 0.3s-1, 0.1s-1, 0.03s-1, 0.01s-1, 0.003s-1 y 0.001s-1 y a unas temperaturas desde 600º C hasta 950º C en intervalos de 50º. En este trabajo se presenta evidencia de cómo bajos contenidos de oxígeno en cobres 99.9% puros pueden afectar el comportamiento esfuerzo-deformación y el tamaño de grano recristalizado dinámicamente.Además de haber encontrado el elemento y el mecanismo responsable del retro esfuerzo adicional también se presenta un algoritmo matemático para estudiar y predecir las oscilaciones de esfuerzo durante la recristalización dinámica de pico múltiple. Intentos anteriores utilizando Modelos Computarizados de Monte Carlo, Modelos de Autómatas Celulares o Modelos Matemáticos para la Recristalización Dinámica (DRX) no predicen las oscilaciones de esfuerzo de materiales reales y su tiempo de computo los hace inviables para procesos de simulación industrial. El nuevo Modelo de Avrami con Coseno Amortiguado para la DRX es capaz de predecir la transición de DRX de pico simple a DRX de pico múltiple. Además el nuevo modelo define el esfuerzo de estado estable sin tener que escoger un valor de una curva experimental que posiblemente no haya alcanzado un estado estable. Otra contribución del nuevo modelo es que demuestra que las oscilaciones son completamente predecibles en términos de la velocidad de deformación y la temperatura, una característica que antes se había dicho ser improbable. El nuevo modelo para la DRX junto con un modelo modificado de Voce-Kocks para la restauración dinámica han sido exitosamente implementados para predecir la fluencia en caliente.Adicionalmente a las anteriores contribuciones este trabajo también da a conocer la relación que tiene el tamaño de grano recristalizado con la temperatura y la velocidad de deformación. Se asume que los cobres 99.9% puros, como los estudiados, tenderán a un tamaño de grano de estado estable el cual cuando esté a temperatura ambiente determinará las propiedades mecánicas del producto forjado.