Ports and waterways are vital to the economy of the United States. In the contiguous United States, there are some 25,000 miles of channels and over 300 ports. Together, this system carries 2 billion tons of freight with a value of over $700 billion annually. Ninety percent of all United States imports and exports travel through these ports and waterways. Dredging of these waterways in the United States costs over $1 billion annually. As ship draft increases, more dredging would be required to keep these ports and waterways open. Fine sediments are very common in these systems and have properties that can reduce dredging efficiency, including easy resuspension into the water column and cohesion among individual particles. Fluid mud is a high concentration aqueous solution of fine sediments that exhibits unique properties, including movement under gravity. A numerical model of fluid mud could be used to predict sediment fate as well as evaluating potential channel modifications to reduce dredging. The goal of this research is to test the flow of fluid mud under shear from the water column and develop a numerical model to simulate the transport of fluid mud. First, laboratory experiments are conducted to ascertain the effects of shear from the water column on the fluid mud layer. Next, a finite element numerical model is developed to simulate the physics of fluid mud, including any effects from shear over the mud layer. Results from the numerical model are compared to laboratory experiments, and the fluid mud model is developed for easy linkage to existing hydrodynamic models for forcing information.

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Tesis por compendio / Bridges are critical elements of the transportation system whose loss can have serious social and economic consequences. To minimize the likelihood of these negative consequences, codes define the loads to be considered when designing a bridge. In this context, extraordinary actions such as earthquakes or floods have been studied in the past and are widely reflected in the bibliography and in current regulations. However the effects of fire on bridges have been poorly studied and there is not any standard to help the design engineer to deal with the problem. This lack of standards contrasts with the importance of fire on bridges as shown by the number and consequences of such incidents in the past. In this context, this Thesis establishes part of the basis required for the development of a code specific for bridge fires and also analyzes the fire response of a steel multi-girder bridges. To reach these goals, a research and analysis of real bridge fire events has been carried out. This research has enabled to obtain patterns in bridge fires and has helped to define which bridges are more susceptible to suffer serious damage due to a fire. Once the critical incidents and bridges have been found, this Thesis studies using numerical models the structural response of a typical multi-girder steel bridge to a tanker truck fire under its deck. In this study, special emphasis is placed on the boundary conditions of the model to realistically reproduce the behavior of the bridge. In addition, simplifications of the model are studied to decrease the complexity of the numerical models used as well as the computing times. Once the model has been validated and the simplifications are applied, the influence of different parameters (geometric, environmental and relative to the fire load) on the temperatures reached by the structural system studied and therefore, its collapse risk, has been studied. This study lays the foundations for a future definition of parametric fire curves specific for bridges. / Los puentes son elementos críticos de las infraestructuras del transporte cuyo deterioro o colapso puede tener grandes consecuencias económicas y sociales. Para minimizar la probabilidad de aparición de estas negativas consecuencias, las normativas de aplicación en puentes definen las acciones o cargas a tener en cuenta en su diseño. En este contexto, acciones extraordinarias como el sismo o la socavación de la cimentación han sido muy estudiadas en el pasado y están ampliamente recogidas en la bibliografía y en las normativas actuales. Sin embargo, los efectos del fuego en los puentes han sido muy poco estudiados y no hay normativa que ayude al ingeniero proyectista a abordar el problema. Esta ausencia de normativa contrasta con la importancia del fuego en puentes evaluada por el número y consecuencias de este tipo de incidentes ocurridos en el pasado. En este contexto, esta Tesis establece parte de las bases necesarias para una normativa específica para el fuego en puentes y analiza la respuesta al fuego de puentes metálicos multijácena. Para ello, se ha realizado en primer lugar una búsqueda de incidentes reales que ha permitido detectar patrones en los incendios de puentes y ver qué tipo de puentes son más susceptibles de sufrir daños de consideración. Una vez detectados los incidentes y puentes críticos, la Tesis estudia la respuesta estructural mediante simulación computacional del incendio de un camión cisterna bajo un puente metálico multijácena tipo. En este estudio se hace especial hincapié en las condiciones de contorno del modelo para reproducir de manera real el comportamiento del puente frente al fuego. Además, se estudian posibles simplificaciones del modelo para poder analizar rápidamente la respuesta del puente sin tener que realizar un modelo completo del mismo. Una vez validado el modelo y aplicadas las simplificaciones oportunas, se procede al estudio de la influencia que distintos parámetros (geométricos, ambientales y relativos a la carga de fuego) tienen en las temperaturas alcanzadas por la tipología de puentes analizada y, por tanto, en su riesgo de colapso. Este estudio sienta las bases para una futura curva paramétrica de aplicación al fuego en puentes. / Els ponts són elements crítics de les infraestructures del transport i el deteriorament o col·lapse dels quals pot tindre grans conseqüències econòmiques i socials. Per a minimitzar la probabilitat d'aparició d'estes negatives conseqüències, les normatives d'aplicació en ponts defineixen les accions o càrregues a tindre en compte en el seu disseny. En aquest context, accions extraordinàries com el sisme o la soscavació de la cimentació han sigut molt estudiades en el passat i estan àmpliament recollides en la bibliografia i en les normatives actuals. No obstant això, els efectes del foc en els ponts han sigut molt poc estudiats i no hi ha normativa que ajude a l'enginyer projectista a abordar el problema. Esta mancança de normativa contrasta amb la importància del foc en els ponts avaluada pel número i conseqüències d'aquest tipus d'incidents ocorreguts en el passat. En aquest context, esta Tesi estableix part de les bases necessàries per a una normativa específica per al foc en ponts i analitza la resposta al foc de ponts metàl·lics multi-biga. Per a això, s'ha realitzat en primer lloc una recerca d'incidents reals que ha permès detectar patrons en els incendis de ponts i veure quin tipus de ponts són més susceptibles de patir d'anys de consideració. Una vegada detectats els incidents i ponts crítics, la Tesi estudia la resposta estructural per mitjà de simulació computacional de l'incendi d'un camió cisterna davall un pont metàl·lic multi-biga tipus. En este estudi es fa especial insistència en les condicions de contorn del model per a reproduir de manera real el comportament del pont enfront del foc. A més, s'estudien possibles simplificacions del model per a poder analitzar ràpidament la resposta del pont sense haver de realitzar un model complet del mateix. Una vegada validat el model i aplicades les simplificacions oportunes, es procedeix a l'estudi de la influència que distints paràmetres (geomètrics, ambientals i relatius a la càrrega de foc) tenen en les temperatures aconseguides per la tipologia de ponts analitzada i, per tant, en el seu risc de col·lapse. Este estudi assenta les bases per a una futura corba paramètrica d'aplicació al foc en ponts. / Peris Sayol, G. (2017). Análisis de la respuesta frente al fuego de puentes metálicos multijácena [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/82602 / Compendio

The goal of the thesis was to investigate and compare internal loads and bolt loads from different modelling methods using finite element method, from global to detailed, applied to a topologically correct air brake of a JAS 39 Gripen. The finite element method is a common used method for analysing strength properties of different structures. The finite element models used in finite element analyses can be modelled with different levels of details. The different finite element modelling methods were initially tested on a simplified structure consisting of an I-beam bolted to a plate. To further reinforce the structure, an additional I-beam was placed beneath the plate perpendicular to the upper one. Five different approaches to model the structure was made and internal loads, as well as axial bolt loads, were investigated. The results from the simplified structure was later used to plan and understand the modelling methods used for a more complex structure. This complex structure, representing the air brake, consisting of a plate attached to an I-beam and an U-beam with two additional I-beams positioned perpendicularly below the plate, was modelled in six different ways to further investigate the modelling methods. The examined component was the upper I-beam experiencing high torsion as well as bending. Internal loads, axial bolt loads and shear forces on the bolts was investigated for this structure.  The conclusion of the complex structure was that the simplest and most global FE-models can be used to extract the internal loads of a structure with fairly similar precision as more detailed models. However, the bolt loads gave a large discrepancy depending on which model used and how the data was extracted. The choice of modelling method depends on the specific situation and the purpose of the model, making the planning of the finite element analysis a critical step.

This thesis will be focusing on studies about the hyperelastic material method and how to best implement it in a FEA model. It will look more specific at the Mooney-Rivlin method, but also have a shorter explanation about the different methods. This is due to problems Roxtec has today about simulating rubber takes long time, are instable and unfortunately not completely trustworthy, therefore a deep study about the hyperelastic material method were chosen to try and address these issuers. The Mooney-Rivlin method (which is a part of the hyperelastic material method) is reliant on a few constant to represent the material, how to obtain these constants numerical and later implement these is suggested in this thesis as well. The results is the methodology needed to obtain constants for Mooney-Rivlin and later how to implement these in FEA software. In this thesis the material Roxylon has been studied and given suggestion on these constants as well as an implementation of the given material. / För en bra simulering utav hyperelastiska material, exempelvis för gummi, har detta examensarbete fokuserat på att undersöka hyperelastiska material metoder och hur man kan implementera det i FEA program.

L'accessibilité aux techniques d'analyse avancées est souvent un problème pour l'établissement des diagnostics, posés par le personnel médical. Les techniques classiques requièrent souvent des installations considérables (laboratoires d'analyses) ou utilisent des équipements volumineux et difficilement disponibles. Dans le but de résoudre ce problème, l'usage d'une plateforme technologique composée de l'intégration partielle d'un biodétecteur sur une structure auto-émettrice est un intéressant point de départ. Cette plateforme considère le problème d'accessibilité à la technologie directement en réduisant la taille et le coût relié à celle-ci. L'usage d'une structure compatible aux procédés de microfabrication couramment utilisés dans l'industrie de la microélectronique indique la possibilité d'augmenter l'échelle de production aisément et à faible coût. En contrepartie, les systèmes non intégrés sont généralement plus polyvalents sur les procédés de détection possibles mais aussi plus sensible, grâce à des systèmes optiques complexes. L'intégration d'un système interférométrique et son couplage à la plateforme technologique déjà existante permettraient l'implémentation d'une mesure basée sur la détection de phase additionnelle à la mesure classique de l'intensité, menant ainsi à l'augmentation de la sensibilité du biodétecteur. En se basant sur la théorie électromagnétique des modes couplés dans les structures laminaires pour créer le tissu théorique et sur des simulations FEM (modélisation par éléments finis) pour effectuer les démonstrations préliminaires, l'objectif de cette maîtrise consiste à étudier les caractéristiques d'un biodétecteur SPR (résonance de plasmons de surface) dont la mesure d'indice de réfraction de surface utilise une approche interférométrique. Pour ce faire, une microstructure est ajoutée à la surface du biodétecteur pour coupler une lumière incidente cohérente aux modes de surface. Ces modes de surface sont le produit de l'interaction et de l'interférence des plasmons diffractés par les différentes composantes de la microstructure. Dans un cas de microstructure simple, par exemple une paire de réseaux finis adjacents, l'analyse détaillée de l'interaction des plasmons diffractés est possible, comme il sera démontré dans ce document. Cette interaction sera ensuite liée à la forme de la résonance de la structure et comparée à d'autres cas simples, dont une structure classique de SPR. Cette transformation de la forme de la résonance augmente la précision globale de la mesure du biodétecteur sans en augmenter grandement la complexité. La méthode interférométrique promet des résultats très intéressants sous certain paramètres, aussi mis en évidence dans ce mémoire.

För att minska fordonstrafiken tillverkas b.la. fackverksbroar. Då både transport och montage kan resultera i skador på ytbehandlingen kan det både bli kostsamt samt ge upphov till samma korrosion som var syfte att undvika. För att minska riskerna vid lyft av brokonstruktionen kan en säkrare lyftanordning tillverkas. I denna rapporten genomförs en produktutvecklingsprocess för att få fram en lämpad produkt som motsvarar företagets förväntningar samt minimerar risken för skador. Surveyundersökningar i form av gruppintervjuer med anställda på företaget har gett djupare insikt kring problemet. Två separata lyftok som håller konstruktionen i en U-profil med ett tvärgående fyrkantsrör och två lyftöron blev resultatet av detta. Resultatet visar att den slutliga produkten uppfyller majoriteten av företagets önskemål och de krav som ursprungligen ställts; säkerhet samt användarvänlighet.

Within the framework of this Final Year Project in Mechanical Engineering an investigation is done for a Suitable Bonding Method for a Multi-Material Glove Compartment for Lightweight Design. The industrial partner of this Project is Swedfoam. Decreasing fuel consumption and lowering the carbon foot print for automobiles, lightweight construction is one of the key factors to achieve these regulations and more crucial these aims as future needs. Often a simple idea already has a great potential, such as replacing conventional materials with lighter ones in certain applications. Exactly this is done for the lid of a glove compartment; a metal plate, used as a core of the application beforehand is disposed and replaced with a composite, which decreases the weight of the lid significantly. A problem is faced with the new design of the inner lid of a glove compartment, because due to the lighter material the joining method is changed to bonding. Previously the bonding failed mainly due to temperature changes. A literature survey on the material data is done, as well as lab experiments on the used composite in order to characterize crucial material parameters required for the occurred problems when using bonding as joining method. The results from the experiments and literature survey are used to simulate different bonding methods with the commercial software Abaqus. Results from the simulation are presented using adhesive and tape as bonding methods. Finally it is shown, that it is most important for a successful bonding, where or respectively on which surfaces the bonding is done.

La mise en oeuvre de systèmes de détection de défauts à même les structures ou infrastructures en génie est le sujet d’étude du Structural Health Monitoring (SHM). Le SHM est une solution efficace à la réduction des coûts associés à la maintenance de structures. Une stratégie prometteuse parmi les technologies émergentes en SHM est fondée sur l’utilisation d’ondes ultrasonores guidées. Ces méthodes sont basées sur le fait que les structures minces agissent comme guides d’ondes pour les ondes ultrasonores. Puisque les structures aéronautiques sont majoritairement minces, les ondes guidées constituent une stratégie pertinente afin d’inspecter de grandes surfaces. Toutefois, les assemblages aéronautiques sont constitués de plusieurs éléments modifiant et compliquant la propagation des ondes guidées dans celles-ci. En effet, la présence de rivets, de raidisseurs, de joints ainsi que la variation de la nature des matériaux utilisés complexifie la propagation des ondes guidées. Pour envisager la mise en oeuvre de systèmes de détection basés sur les ondes guidées, une compréhension des interactions intervenant dans ces diverses structures est nécessaire. Un tel travail entre dans le cadre du projet de collaboration CRIAQ DPHM 501 dont l’objectif principal est de développer une banque de connaissances quant à la propagation d’ondes guidées dans les structures aéronautiques. Le travail de ce mémoire présente d’abord les résultats d’études paramétriques numériques obtenus dans le cadre de ce projet CRIAQ. Puis, afin de faciliter la caractérisation expérimentale de la propagation des ondes guidées, une seconde partie du travail a porté sur le développement d’un absorbant d’ondes guidées. Cet absorbant permet également d’envisager l’extension des régions observables par les systèmes SHM. Ce deuxième volet contribue donc également au projet CRIAQ par l’atténuation de réflexions non désirées dans l’étude menée sur les maintes structures aéronautiques nourrissant la banque de connaissances. La première partie de ce mémoire relève l’état des connaissances de la littérature sur la propagation d’ondes guidées dans les structures aéronautiques. La deuxième partie présente rapidement le formalisme derrière les ondes de Lamb ainsi que les différentes approches analytiques pour caractériser les interactions entre ondes guidées et discontinuités. Par la suite, les outils utilisés pour effectuer les simulations par éléments finis sont présentés et validés par le biais d’une phase expérimentale. La deuxième partie se termine avec la présentation des différentes structures et discontinuités étudiées dans le cadre du projet CRIAQ. Finalement, la troisième et dernière partie de ce mémoire présente les travaux numériques orientés vers la conception d’un absorbant idéal pour ondes guidées. Afin d’y parvenir, une étude paramétrique quant à la forme, les dimensions et les propriétés mécaniques de l’absorbant est entreprise. Enfin, une étude expérimentale permettant de valider les résultats numériques est présentée.

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