En esta tesis se aborda primeramente el estudio de las grietas tridimensionales partiendo de las premisas de la MFEL y considerando la importancia de los términos de segundo orden del desarrollo de Williams para la correcta descripción del campo de tensiones en problemas tridimensionales. El estudio de las grietas tridimensionales se realiza mediante una extensión de los resultados bidimensionales en los que se suponen conceptos que en un estado tridimensional no pueden ser admitidos directamente. En la tesis se hace un análisis del efecto de la triaxialidad sobre estos resultados, poniéndose de manifiesto que no basta con aceptar los términos singulares, sino que al menos se deben incluir los términos constantes del desarrollo de Williams. El segundo punto lo constituye una introducción al XFEM para grietas tridimensionales, incluyendo algunos de los avances desarrollados en los últimos años. A continuación se aborda el cálculo de los FIT en grietas genéricas tridimensionales con curvatura. Para ello se proponen mejoras en la formulación de las integrales de dominio y se realizan verificaciones numéricas y estudios de convergencia. El cálculo de los FIT en grietas que presentan curvatura es el objetivo principal de la tesis. La formulación de la integral de interacción ha sido modificada para mejorar su eficacia. Además se ha introducido el efecto de la curvatura en los gradientes, para lo cual se han usado conceptos de geometría diferencial aprovechando la formulación mediante la LS. Esta propuesta mejora apreciablemente los resultados obtenidos mediante las integrales de dominio. El último punto es el estudio y propuesta de un enriquecimiento para mejorar la descripción del estado existente en las cercanías de la singularidad de esquina ---o de borde libre---. Además de una revisión bibliográfica del problema de esta singularidad, se ha introducido parte del efecto local de esta singularidad en la formulación de XFEM mediante una propuesta de enriq / González Albuixech, VF. (2012). Estudio de las singularidades de frente de grieta y de esquina en grietas tridimensionales mediante el método de los elementos finitos extendido [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/19116

La presente tesis aborda el estudio del comportamiento mecánico del acero de alta resistencia y baja aleación EN 10025-6 S690QL en respuesta a cargas de impacto, considerando la variación de la temperatura como un factor clave. Para lograrlo, se llevó a cabo una revisión de la literatura relacionada con aceros de alta resistencia y baja aleación (HSLA), su comportamiento mecánico, los distintos tipos de fractura, la caracterización de materiales y los ensayos de impacto instrumentado. El estudio se inició con la caracterización del material. Posteriormente, se procedió a evaluar la influencia de la temperatura en el comportamiento mecánico del material frente a cargas de impacto. Se llevaron a cabo ensayos de impacto instrumentado a diversas temperaturas (-80°C, -60°C, -50°C, - 40°C, -30°C, -20°C, 0°C y 20°C). Finalmente, se realizó un análisis de los resultados y se examinaron los gráficos obtenidos en dichos ensayos. Se logró establecer una relación directa entre la disminución de la temperatura y los siguientes efectos en el material: una reducción en su capacidad para absorber energía, un aumento en su comportamiento frágil y una disminución en su tenacidad. Además, se verificó que la temperatura de transición calculada a partir de la curva Energía absorbida vs. temperatura se encuentra en proximidad al valor especificado en la especificación técnica del material.

Antecedentes: La prótesis inversa de hombro (PIH) proporciona buenos resultados para el tratamiento de las fracturas complejas de húmero proximal en personas mayores con baja calidad ósea. Sabemos por la literatura que los resultados funcionales son buenos a corto plazo, pero no si dichos resultados se mantienen estables a largo plazo o, por el contrario, presentan un deterioro de la funcionalidad. Objetivo: Analizar la evolución del resultado funcional tras un seguimiento mínimo de 7 años de una cohorte de pacientes tratados con PIH por fractura compleja aguda del húmero proximal. Material y métodos: Estudio observacional analítico, longitudinal y prospectivo de una cohorte de pacientes sometidos a tratamiento por una fractura de húmero proximal mediante PIH. El resultado funcional se evaluó mediante la escala de Constant y el Constant ajustado para la edad y género de los pacientes. La calidad de vida se midió mediante la escala de «University of California at Los Angeles Shoulder Assessment» (UCLA) y la escala «Disability of the Arm, Shoulder and Hand score» (DASH). Además, se evaluó el rango de movilidad, el dolor y las variables radiológicas de aflojamiento, muesca escapular y consolidación de las tuberosidades. Resultados: Fueron incluidos 33 pacientes con un seguimiento medio postoperatorio de 8,3 años (rango 7-12 años). Hubo una disminución progresiva y significativa de la puntuación Constant en el seguimiento a los 5 y 7 años respecto a la evaluación inicial realizada a los 2 años de la cirugía, aunque el tamaño del efecto no fue relevante. El Constant ajustado a edad y sexo al igual que la escala UCLA no mostraron variaciones estadísticamente significativas a lo largo del seguimiento. La abducción y flexión anterior del hombro, y la puntuación en la escala DASH mostraron un empeoramiento significativo a los 7 años. Tanto la abducción como la flexión anterior de hombro presentaron una correlación buena con la puntuación final en la escala DASH. Las variables radiológicas no influyeron en ninguna de las variables de resultado del estudio. Conclusión: La PIH presenta un empeoramiento de la función a consecuencia probablemente del envejecimiento de los pacientes a lo largo de un seguimiento medio. Dado que el deterioro funcional es clínicamente poco relevante, consideramos que el tratamiento mediante PIH es una opción efectiva y segura para el manejo de las fracturas complejas de húmero proximal en pacientes adultos y de edad avanzada con calidad ósea deficiente.

Los hidróxidos de magnesio y de aluminio son unas cargas minerales cuyo uso como carga ignifugante para materiales plásticos, y en particular para polipropileno, es relativamente reciente, aunque en pleno crecimiento debido a la necesidad de sustituir a los ignifugantes tradicionales a base de halógenos. El gran atractivo de estos hidróxidos reside en su total inocuidad así como en un marcado efecto supresor de humo. Sin embargo, para conseguir una ignifugación completa se requieren altos contenidos de carga mineral (hasta el 60% en peso). Tales niveles de concentraciones pueden provocar cambios importantes en las propiedades mecánicas y la resistencia a la fractura del polipropileno, por lo que es importante conocer los mecanismos de deformación y de fractura involucrados para este tipo de material. La presente tesis pretende contribuir al conocimiento microestructural y a los mecanismos de deformación y de fractura de compuestos de polipropileno con hidróxidos de aluminio y de magnesio, moldeados por inyección, con un especial hincapié para la influencia de la concentración de mineral, de la morfología de las partículas y de su tratamiento superficial. Asimismo, se ha pretendido contribuir al desarrollo del método de normalización de la carga como herramienta útil para la caracterización del comportamiento a fractura de polipropileno con carga mineral.Los resultados han mostrado que los hidróxidos estudiados presentan una notable acción de nucleación de la fase del polipropileno, la cual resulta en unas modificaciones importantes de sus propiedades, entre otros, mayor rigidez, mayor resistencia a la cedencia, mayor resistencia térmica y mayor resistencia a la propagación de grieta, incluso para bajas concentraciones de carga (2%). La alta velocidad de deformación del fundido durante el proceso de inyección genera una estructura piel-núcleo en las piezas producidas con un alto grado de orientación de las macromoléculas y las partículas anisotrópicas cerca de la superficie.La incorporación de hidróxido de magnesio o de aluminio resulta en un aumento de la rigidez y una reducción de la resistencia a la tracción y de la deformación. Además, se ha observado que los micromecanismos de deformación plástica evolucionan con el contenido de carga mineral, con una mayor contribución del despegue de la interfaz partícula-matriz y una mayor restricción a la cedencia por cizalla a medida que aumenta el contenido de carga. La resistencia al impacto se ha caracterizado mediante la Mecánica de la Fractura Elástico-Lineal. La presencia de un 40% en peso de partículas rígidas no tratadas no influye significativamente sobre el valor de la tenacidad de fractura, mientras que la energía de fractura disminuye con el contenido de carga mineral, debido a la mayor rigidez de los compuestos.La resistencia a la fractura a baja velocidad de deformación se ha caracterizado mediante el concepto de la integral J. Para ello, se han construido las curvas de resistencia de los materiales preparados mediante el método de normalización de la carga. Se ha procedido a la evaluación de los diferentes procedimientos de aplicación de este método propuestos en la literatura y se ha propuesto un protocolo de aplicación. Las curvas J-R obtenidas han presentado un alto nivel de coincidencia con las obtenidas por el método de múltiple probeta. Se ha observado que la modificación de la estructura de la matriz resulta en una mayor resistencia a la propagación de grieta del material. Por otra parte, se ha observado que para concentraciones mayores de carga mineral, la aplicación de un tratamiento superficial lubricante sobre las partículas resulta en un aumento de la resistencia a la fractura. / The use of magnesium and aluminium hydroxides as flame retardants for polypropylene is recent although it had an important growth due to the necessity to eliminate traditional halogenated flame retardants. The main advantages of these hydroxides are its complete harmlessness and a considerable smoke suppressant effect. However, content levels up to 60 wt-% are required to get a complete flame retardancy. Such mineral filler concentrations can provoke important changes of the mechanical behaviour and of the fracture resistance of polypropylene. For this reason, it is necessary to identify the mechanisms of deformation and fracture implicated for this kind of material.The aim of the present work is to contribute to the knowledge of the microstructure and of the mechanisms of deformation and fracture of compounds of polypropylene filled with magnesium and aluminium hydroxides, prepared by injection-moulding. Special attention is paid on the influence of mineral filler content, the particles morphology and its superficial coating kindness. Another objective of this work is to contribute to the development of the load normalization method as a valid tool for the characterization of the fracture behaviour of mineral filled polypropylene.

La aleación Ti6Al4V es el biomaterial más utilizado para el reemplazo de tejidos duros, debido a su alta biocompatibilidad y a sus propiedades mecánicas. Sin embargo, al ser bioinerte no se une directamente con el hueso. Un recubrimiento de vidrio bioactivo permite un enlace directo con el hueso al precipitar hidroxiapatita (HCA) y en esta tes is doctoral se estudia el comportamiento mecánico bajo fuerzas Hertzianas de estos recubrimientos. Inicialmente se estudia un recubrimiento monocapa no bioactivo y posteriormente un recubrimiento bicapa con capa externa bioactiva y capa interna formada por el monocapa no bioactivo. La capa interna tiene un alto contenido de SiO2 para garantizar la integridad mecánica, mientras la capa externa tiene un bajo contenido de SiO2 y partículas de hidroxiapatita sintética. Cuando se aplican fuerzas de contacto monotónicas aparecen tres daños frágiles (fisuras anillo, cono y radial)seguidos por la delaminación del recubrimiento. Estos daños están influenciados por la deformación plástica del substrato, lo cual fue corroborado por comparación con vidrios monolíticos de características iguales al recubrimiento. Para el contacto estático y cíclico sobre el recubrimiento monocapa se utilizó la fisura anillo como criterio de daño. El recubrimiento se degrada bajo contacto estático debido a la corrosión bajo tensión, mientras la degradación bajo carga cíclica, observada por primera vez en éste material, se atribuye a un mecanismo de reducción del apantallamiento que ejercen in icialmente las microfisuras alrededor de la punta de las fisuras pre-existentes. El carácter sinterizado del recubrimiento permite la existencia de las microfisuras en los bordes de las partículas. La formación de la fisura anillo bajo cargas tanto estáticas como cíclicas fue racionalizada a partir de las leyes de crecimiento de fisura. El primer daño en la capa externa del recubrimiento bicapa por contacto monotónico es también la fisura anillo. Ésta capa tiene menor resistencia a la fisuración anillo debido a su menor tenacidad de fractura y las mayores tensiones residuales térmicas, y se degrada bajo contacto estático y cíclico según los mismos mecanismos observados en el recubrimiento monocapa. Sin embargo, la capa externa sufre una mayor degradación bajo ambos tipos de carga, tal que, bajo carga estática, se degrada máspor su diferente composición química y por sus mayores tensiones residuales térmicas, mientras que bajo carga cíclica, la mayor degradación se debe a las diferencias microestructurales y a la mayor microfisuración asociada a las tensiones residuales térmicas. La comparación entre la respuesta al contacto monotónico, estático y cíclico en aire , del recubrimiento monocapa y de la capa externa del bicapa, demuestran la mayor resistencia de la capa interna y, por lo tanto, verifican la validez del concepto de material gradiente a partir del cual se diseñó el recubrimiento bicapa. Los ensayos de contacto sobre el recubrimiento bicapa en fluido fisiológico simulado se realizaron después de 2 meses de incubación. El contacto monotónico produjo una huella debida, tanto a la baja tenacidad como a la baja densidad de la HCA. La proyección del área dañada usada como criterio de daño para los ensayos estáticos y cíclicos, mostró la degradación del recubrimiento bajo ambos tipos de carga. La degradación por contacto cíclico fue superior debido a la participación de otros mecanismos que se suman a la corrosión bajo tensión que actúa durante el contacto estático. La evolución del daño bajo contacto estático y cíclico muestra la mayor tolerancia a medida que el daño avanza hacia el substrato. Esta característica es coherente con el comportamiento observado por comparación de la respuesta al contacto monotónico, estático y cíclico en aire entre el recubrimiento monocapa y la capa externa. / Ti6Al4V alloy is the biomaterial most widely used for hard tissue replacement due to its high biocompatibility and its mechanical properties. However, it is bioinert and, therefore, does not bond directly with the bone. A bioactive glass coating allows a direct bond with the bone because of the precipitation of hydroxycarbonate apatite (HCA), and the mechanical behaviour under Hertzian forces of these coatings is studied in this doctoral thesis. The research is first addressed to a non-bioactive monolayer glass coating and later to a bilayer glass coating in which the inner layer is the same as the previous one and the outer layer is bioactive. The inner layer has a higher SiO2 content in order to ensure the mechanical stability, and the outer layer has a lower SiO2 content together with synthetic hydroxyapatite to ensure the bioactivity. The response to monotonic contact loading of the monolayer coating presents three brittle damages (ring, cone and radial cracks) and delamination of the coating. These damages are influenced by the plastic deformation of the substrate which was verified by comparison with the damage in monolithic glasses with the same composition. The ring crack was used as damage criteria for the static and cyclic contact tests. The coating is degradated under static contact due to stress corrosion, while the degradation under cyclic contact, observed by the first time in this kind of materials, is attributed to a mechanism of reduction of the shielding initially present due to a microcracked zone around the crack tip of the pre-existent cracks. The existence of microcracks at the border of the glass particles is possible due to the sintered character of the coating. The ring cracking under both static and cyclic contact was rationalized with the aid of sub-critical crack growth laws. Ring cracking is also the first damage in the outer layer of the bilayer coating during monotonic contact.This outer layer is less resistant to ring cracking due to both its lower fracture toughness and the higher thermal residual stress and it is degraded under static and cyclic contact loading according to the same mechanisms observed for the monolayer coating. The outer layer suffers a stronger degradation under both kinds of loading. The lower resistance under static contact is due to both its different chemical composition and its higher thermal residual stress, while the stronger degradation under cyclic contact is the consequence of both a different microstructure and more severe microcracking due to a higher thermal residual stress. The comparison of the response to monotonic, static and cyclic contact loading in air between the monolayer coating and the outer layer of the bilayer showed a higher resistance of the inner layer, which confirms the validity of the graded material concept form which the bilayer coating was designed. The contact tests of the bilayer coating in simulated body fluid were performed after 2 months of incubation to allow precipitation of HCA. The monotonic contact loading produces a residual impression in the coating due to both the low fracture toughness and the low density of the HCA layer. The projection of the damaged area used as damage criteria to study the response under static and cyclic contact loading, showed degradation under both kinds of loads. Degradation under cyclic contact loading was stronger due to existence of other mechanisms rather than the stress corrosion effect which occurs during static contact. The evolution of damages under static and cyclic contact loading showed the increase of the damage tolerance as the contact approaches to the substrate. This behaviour is consistent with the results of the comparison between the response of the monolayer coating and the outer layer of the bilayer to monotnic, static and cyclic contact loading in air.

La investigación realizada en esta tesis se ha centrado en la caracterización de la fractura de materiales compuestos por una matriz de polipropileno homopolímero isotáctico y diferentes fracciones de partículas laminares de talco. Estos materiales se emplean en la actualidad para la fabricación de piezas por inyección, especialmente en el sector de automoción. Por extrusión de doble tornillo se prepararon dos series de materiales conteniendo diferentes fracciones de talco disperso, el cual fue previamente tratado con agentes de acoplamiento de tipo silano organofuncional para inducir adhesión en la interfase. Se preparó una serie equivalente con talco sin tratar con fines comparativos. Las probetas para los ensayos se obtuvieron mediante moldeo por inyección. Además de caracterizar térmica y mecánicamente dichos materiales, se ha estudiado la influencia del porcentaje de partículas, del grado de adhesión en la interfase, y de la velocidad de solicitación, sobre los valores de la tenacidad y energía de fractura, y se han identificado los micromecanismos responsables de su deformación y fractura. Los resultados obtenidos se discuten asimismo sobre la base de las características morfológicas y microestructurales observadas. / The investigation was focused on the characterization of the fracture of plastic materials made up of isotactic polypropylene (homopolymer) containing different fractions of lamellar talc particles. Because of their rigidity and low cost, these materials are used at the present time for the manufacture of injection-molding parts, especially for the automobile sector. Different fractions of talc were dispersed into the polypropylene matrix by using a co-rotating twin-screw extruder. Two series of composites were prepared with different fractions of both untreated and silane-treated talc. The surface treatment of the talc with organofunctional silane was previously performed in order to promote better interfacial adhesion in the composite. Standard (ASTM) test specimens were prepared by injection-molding. The composites were characterized thermally and mechanically. The influence of the talc percentage, the adhesion degree at the interface and the loading rate on the fracture toughness values was also studied. The micromechanisms responsible for the material deformation and crack propagation could also be identified. The obtained results are discussed on a basis of the morphological and microstructure characteristics.

La presente investigación tiene como objetivo principal, establecer la capacidad de adaptación de una resina compuesta en cavidades clase I in vitro preparadas con instrumental de alta rotación y con láser de Er: YAG en los primeros molares y premolares. Específicamente se propone, a) evaluar la desadaptación de la interfaz entre el material restaurador y diente receptor, en cavidades elaboradas con láser de Er:YAG y con instrumental rotatorio de alta rotación al Microscopio Olympus LEXT OLS4000 3D Confocal Laser y Microscopio Olympus IX-81 Inverted Confocal Fluorescence; b) analizar la extensión de la interfaz en cortes longitudinales de la corona dentaria con el software Image Pro Plus y Software Olympus LEXT OLS4100 Versión 3.1.1.1 sin tener en cuenta raza y sexo de las piezas provistas para realizar las cavidades elaboradas con el LASER Er:YAG y Turbina KaVo 650B; c) realizar un análisis estadístico de las interfases; d) comparar la longitud de los tags de los complejos de unión cuando la dentina ha sido preparada con láser de Er:YAG y cuando la dentina ha sido preparada con instrumental rotatorio convencional más ácido ortofosfórico antes del sistema adhesivo en ambos grupos y; e) determinar el patrón de fractura de los especímenes, por observación a microscopía Confocal. Se partió de la hipótesis de que con la utilización del Láser Er:YAG sobre dentina - con baja densidad de potencia y acondicionándola con ácido ortofosfórico - conseguiremos una adaptación similar a las obtenidas con instrumental rotatorio de superalta velocidad utilizando refrigeración y el mismo adhesivo en ambos casos. Además, la dentina sufrirá desecación cuando sea irradiada con el láser de Er:YAG, debido a la absorción de energía por parte del contenido acuoso presente en el interior de los túbulos dentinarios y ello podría evidenciarse por la presencia de resina del sistema adhesivo en el interior de los mismos por la deshidratación. Pudiendo ser superior la longitud cuando sea utilizado el láser de Er:YAG en la preparación, siempre con el mismo sistema adhesivo. Observándose mayor presencia de fallas cohesiva de la superficie dentinaria irradiada con láser frente a las superficies no irradiadas debido al debilitamiento de la superficie por las microexplosiones de la ablación. Se realizó un estudio experimental y descriptivo in vitro donde se comparó la adaptación de material de restauración fotopolimerizable sobre cavidades clase 1 de Black realizadas con instrumental de alta rotación y otras realizadas con Laser Er:YAG en molares y premolares. Se procedió inicialmente a realizar una lectura crítica del material bibliográfico y se evaluó la calidad metodológica de los artículos seleccionados en base a los criterios CASPe para pruebas diagnósticas (Critical Appraisal Skills Programme Español) y se diseñó un protocolo de trabajo para nuestro estudio. Se utilizaron 50 dientes humanos, seleccionados según los siguientes criterios de inclusión: pacientes de ambos sexos, primeros molares y premolares superiores e inferiores permanentes con la corona íntegra y sin presencia de caries dental o problemas de desarrollo, que se obtuvieron en la Asignatura de Cirugía A y Hospital Odontológico Universitario de la Facultad de Odontología de la Universidad Nacional de La Plata, extraídos con diagnóstico de enfermedad periodontal grave. A los pacientes se les realizó un consentimiento informado que consta de dos documentos, que procedieron a firmar, en donde se dejó constancia en el primero de ellos toda la información sobre la extracción quirúrgica de la o las piezas dentarias y en el segundo se informa al paciente sobre la donación de sus piezas dentarias con problemas periodontales para ser utilizadas en investigación por propia voluntad y autorizando su uso, respetando las normas de Helsinki sobre principios éticos para la investigación médica sobre sujetos humanos y las buenas prácticas médicas. Se le explican las condiciones del experimento que se realizará con el material extraído (dientes) y se le ofrecen garantías al respecto sobre la no utilización del material para fines genéticos. En caso de que el paciente no acepte las condiciones, se rechaza la muestra y se garantiza al paciente que su tratamiento se realizará en idénticas condiciones y no supondrá ningún trato desigual a efectos médicos ni administrativos. En el mencionado estudio comparativo “in vitro” se realizó la descripción de las diferencias existentes en la zona de interfase a través del análisis estadístico, por medio de aquellos parámetros que fueron cuantificables, de las desadaptaciones presentes o GAPS entre un Grupo de piezas dentarias tratadas con láser Er: YAG para realizar cavidades clase I y otro Grupo tratadas con instrumental rotatorio de superalta velocidad. Las comparaciones entre dos grupos de datos se realizaron mediante la prueba T-Student agrupada (estadístico T) cuando se cumplieron los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianza. Cuando alguno de estos supuestos no se cumplió, se realizó la prueba de Wilcoxon para muestras independientes (Mann-Whitney) (estadístico W). Los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianza se analizaron mediante las pruebas de Shapiro-Wilk (modificada) y F para igualdad de varianza, respectivamente. El modelo experimental desarrollado y utilizado ha funcionado correctamente y no ha presentado mayores inconvenientes en su ejecución. Todas las muestras utilizadas y las distintas tecnologías empleadas no generaron dificultades en su manipulación. La mayoría de las microfotografías muestran semejanzas con respecto a la zona de la pared de las cavidades realizadas en ambos grupos con las dos técnicas propuestas, mientras que en la zona de la base de las cavidades realizadas se observaron diferencias en el grado de adaptación de la resina al tejido dentario observándose un leve aumento de la desadaptación en las cavidades tratadas con láser de Er:YAG. Basándonos en el análisis estadístico de nuestros resultados y con las limitaciones propias de un estudio in vitro (ex vivo), concluimos que: 1. Al utilizar densidad de energía baja por pulso se obtuvieron valores similares de desadaptación (GAP) entre el Grupo de piezas dentarias tratadas con láser de Er:YAG y el Grupo de piezas dentarias tratadas con instrumental rotatorio ambos habiendo utilizado spray, grabado total con ácido orto fosfórico y el mismo sistema adhesivo. 2. Los “tags” resultaron ser hasta 10 veces más largos cuando la dentina se irradió con láser de Er:YAG y se utilizó grabado ácido, que cuando se utilizó instrumental rotatorio y ácido orto fosfórico. 3. El patrón de fractura mostró un mayor porcentaje de fallo cohesivo de dentina en la parte de las muestras que fueron irradiadas con láser, respecto del grupo en que se utilizó instrumental rotatorio. 4. Los resultados obtenidos confirman todas las hipótesis de trabajo, aunque sugiere que no habría marcadas diferencias de adaptación entre ambas técnicas, la técnica con instrumental rotatorio podría producir una adaptación levemente mayor. En la mayoría de las comparaciones realizadas no se llegaron a encontrar diferencias significativas entre ambas técnicas con respecto al espesor y la superficie. En dos comparaciones se encontraron diferencias significativas de espesor: el láser produjo mayores valores a nivel de base y pared. Por otro lado, en otra comparación también se observó una tendencia a la generación de mayor superficie con láser, aunque no fue estadísticamente significativa. De esta manera, los resultados obtenidos sugieren que no habría marcadas diferencias de adaptación entre ambas técnicas, aunque la técnica con turbina podría producir una adaptación levemente mayor. El desarrollo de nuevas investigaciones derivadas del presente trabajo, podrían aportar un mayor número de observaciones, lo cual sería importante para la confirmación de estas conclusiones.

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[pt] Com a constatação dos malefícios causados pelo asbesto durante sua extração e no seu manuseio durante o processo de fabricação dos componentes de cimento amianto, este material tem sofrido restrições ao seu uso em diversos países, tendo sido em alguns casos até proibido por legislação oficial, como no caso dos EUA, Canadá, México e da Comunidade Européia. Infelizmente, o cimento-amianto é um dos materiais de construção mais utilizados no Brasil. Com o objetivo de substituir este material por outro de baixo custo e grande disponibilidade local, tem-se pesquisado os compósitos de argamassa com fibras vegetais. Neste trabalho o comportamento à fratura de matrizes à base de cimento, reforçadas com fibras curtas de sisal distribuídas aleatoriamente, é estudado. Para tanto, foram utilizados espécimes prismáticos com entalhes tipo U de diferentes raios de curvatura na ponta, submetidos à flexão pura. Para estabelecer as propriedades do compósito desenvolvido, os ensaios foram realizados em: matriz plena de argamassa de cimento, compósitos de argamassa com 3%, em volume, de fibras de sisal com 25mm de comprimento e compósitos com fibras de 45mm. Em trabalhos anteriores[14], o campo de tensões na ponta do entalhe foi estudado utilizando-se extensômetros de resistência elétrica, o que não forneceu bons resultados. Isto por causa da impossibilidade de se trabalhar com extensômetros que sejam compatíveis com o tamanho do grão do compósito e com o tamanho da zona de concentração de tensões. Então, para este trabalho, o método da fotoelasticidade foi escolhido para estabelecer o campo de tensões na ponta dos entalhes de maneira a se determinar KI e kt. A aplicação da fotoelasticidade na forma de suas duas técnicas convencionais, que são os métodos de transmissão e reflexão, conduziu a bons resultados quando utilizados modelos fotoelásticos de policarbonato. No entanto, quando o método de reflexão foi utilizado em uma placa de policarbonato colada ao espécimes de compósito, a ordem de franja não se mostrou bem definida. Isto tornou difícil a determinação da magnitude das tensões. Desta forma, não foi possível se estimar KI e kt com precisão satisfatória. É recomendado que outros métodos como método de Moire sejam estudados para este propósito. / [en] Once recognised that asbestos can cause harm during its extraction and its handling during the fabrication process - which turns it into asbestos-cement - the use of this material has been restricted in some countries and in others prohibited by law, as in the case of the United States of America ,Canada, Mexico and the European Community. Unfortunately asbesto-cement is one of the most commonly used constructional material in Brazil. With the objective to substitute this material with any other of low cost and abundantly available, local material composites of mortar with vegetable fibres are being investigated. In this work the fracture behaviour of composites of cement mortar matrix, reinforced with short sisal fibres randomly distributed, is studied. Four points bending specimens have been used with a "U" type notch of different curvature radii at the root, submitted to pure bending moment. To establish the properties of the developed composite, tests were carried out on: pure cement mortar matrix, composites of mortar with 3% of volume of sisal fibres with 25 mm length and composites with 45 mm fibre length. In a previous work, the stress field at the root of the notches was studied using electrical strain gauges, which did not give good results because it is not possible to find a strain gauge which could be compatible both with the grain size of the composite and the size of the stress concentration zone. Therefore the method of photoelasticity, was chosen in this work to establish the stress field at the root of the notch in order to determine KI and kt . The methods of transmission and reflection photoelasticity applied to polycarbonate material sheet, produced satisfactory results. However, when the reflection method was used with a thin sheet of polycarbonate material together applied to the surface of the test specimens, the fringe order was not well defined. This made it difficult to establish the magnitude of the stresses. Therefore it was not possible to estimate the values KI and kt with satisfactory accuracy. It is recommended that other methods such as shadow Moire to be used for the purpose. / [es] Con la constatación de los daños causados por el asbesto durante la extracción y en la manipulación subsecuente del proceso de fabricación de los componentes de cemento amianto, este material ha sufrido restricciones en su uso en diversos países y; en algunos casos ha sido prohibido por legislación oficial, como es el caso de los EUA, Canadá, México y de la Comunidad Europea. Infelizmente, el cemento-amianto es uno de los materiales de construcción más utilizados en Brasil. Con el objetivo de substituir este material por otro de bajo costo y gran disponibilidad local, se han invetigado los compuesto de argamasa con fibras vegetales. En este trabajo se estudia el comportamiento de la fractura de matrizes a base de cemento, reforzadas con fibras cortas de sisal distribuidas aleatoriamente. Para ello se utilizaron espécimenes prismáticos con soportes tipo U de diferentes rayos de curvatura en la punta, sometidos a flexión pura. Para establecer las propriedades del compuesto desarrollado, se realizaron ensayos en: matriz plena de argamasa de cemento, compuestos de argamasa con 3%, en volumen, de fibras de sisal con 25mm de largo y compuestos con fibras de 45mm. En trabajos anteriores[14], el campo de tensiones en la punta del soporte fue estudiado utilizando extensolómetros de resistencia eléctrica, que no dieron buenos resultados. Esto se debió a la imposibilidad de trabajar con extensolómetros compatibles con el tamaño del grión del compuesto y con el tamaño de la zona de concentración de tensiones. Entonces, para este trabajo se seleccionó el método de la fotoelasticidad para establecer el campo de tensiones en la punta de los soportes, determinando Ki y Kt. La aplicación de la fotoelasticidad a través de dos técnicas convencionales (métodos de transmisión y reflexión) condujo a buenos resultados al utilizar modelos fotoelásticos de policarbonato. Sin embargo, cuando se utilizó el método de reflexión en una placa de policarbonato colada a espécimenes del compuesto, el orden de la franja no se mostró bien definido. Ésto hizo difícil la determinación de la magnitud de las tensiones. De esta forma, no fue posible estimar Ki y Kt con una precisión satisfactoria. Se recomienda que otros métodos como el Método de Moire sean estudiados con este propósito.

La presente tesis abarcó las temáticas específicas de los fenómenos de fatiga por tensiones de corte interlaminar, fractura en Modo II, así como una verificación en 3D del modelo material elástico ortotrópico de materiales compuestos laminados que se emplean en palas de aerogeneradores. Se verificó el modelo de comportamiento elástico ortotrópico y la homogeneidad en 3D de una muestra de material obtenida durante la fabricación de una pala. Se observaron diferencias entre los coeficientes simétricos de la matriz de rigidez del material. Los valores de resistencias y constantes elásticas de cupones 2D obtenidos en laboratorio mostraron valores superiores a los de la muestra. Se observaron distintos tipos de defectos en la muestra de la pala. En fatiga por tensiones interlaminares, se hicieron ensayos empleando un dispositivo short-beam shear (SBS) y se compararon dos materiales laminados, uno con y otro sin una lámina de MAT denominada Unifilo. Se construyeron constant-life diagrams parciales, se evaluó el dispositivo de ensayo y la influencia del MAT. El compuesto con Unifilo presentó una menor performance tanto a fatiga SBS como cuasiestática. También se evaluó el efecto de la frecuencia de aplicación de carga en el compuesto sin Unifilo bajo tres niveles de amplitud de tensiones SBS, R=0.1 y frecuencias 1, 3, 6 y 10 Hz. La mayor diferencia entre los valores medios se dio para bajas frecuencias y bajos niveles de tensiones. Sin embargo, esta diferencia fue estadísticamente no significativa. En fractura Modo II, se evaluaron límites de aplicación tanto del ensayo con probetas 4ENF como del método de descargas parciales. Se evaluó el uso de módulos de elasticidad obtenidos de ensayos de flexión y compresión para el cálculo de GIIC. Se obtuvieron valores GIIC de iniciación y curvas R. Se observaron distintos tipos de defectos en el material, a los cuales se les atribuyó la dispersión de los resultados, diferencias en las curvas R, así como diferencias entre los valores obtenidos con las mediciones experimentales de compliance y los valores obtenidos con el modelo clásico de vigas. La diferencia entre emplear cualquiera de los dos módulos elásticos no fue significativa para el material evaluado. Además, se presenta un capítulo especial donde se describe un estudio de propiedades por corte interlaminar empleando el ensayo SBS con cargas cuasiestáticas y de fatiga en materiales laminados metálicos reforzados con fibras (Arall y Glare). Para el Glare se hicieron ensayos cuasiestáticos y de fatiga SBS. Se discutió sobre la diversidad de modos de falla que se presentaron en fatiga y su validez. Fueron presentadas las curvas S-N de fatiga SBS para dos orientaciones principales del material. Para el Arall se obtuvieron los resultados con el dispositivo SBS según ASTM D2344 y con un dispositivo con diámetro de rodillos más pequeño. Se discutieron las limitaciones de los criterios de detención de ensayo que plantea la norma para las probetas estudiadas y el efecto de los nuevos rodillos. Se sugirieron modificaciones a la norma para extender su campo de aplicación. / The present thesis covers specific topics of interlaminar shear stress fatigue, Mode II fracture and a 3D verification of the orthotropic elastic model of laminated composite materials used in wind turbine blades. The orthotropic elastic model and the homogeneity of a material sample obtained during the manufacture of a wind turbine blade were verified in 3D. Differences between the symmetrical coefficients of the material elastic stiffness matrix were observed. The strength values and the elastic constants of the sample were lower than values from 2D coupons obtained in the laboratory. Different types of defects in the material sample of the blade were observed. Regarding to interlaminar shear fatigue, tests using the short-beam shear (SBS) device were performed and two laminated material, one with a MAT layer called Unifilo and another without it, were compared. Partial constant life-time diagrams were built. The test device and the influence of Unifilo were evaluated. The composite with Unifilo presented a lower performance in quasi-static SBS strength and SBS fatigue. The effect of loading frequency was also evaluated in the composite without Unifilo layer. Test were performed at three SBS stress amplitude levels, R = 0.1 and frequencies 1, 3, 6 and 10 Hz. The differences between the mean values were larger at low frequencies and low stress levels. However, these differences were statistically not significant. Tests with 4ENF specimens and unloading compliance method were performed to obtain Mode II fracture toughness and their limits were evaluated. The use of flexural or compressive moduli of elasticity for GIIC estimation was analyzed with the aid of the classical theory of beams. The difference resulted not significant. Initiation GIIC values and R-curves were obtained. Defects of different types were observed in the studied material. The scatter in the results, the differences in the R-curves, as well as the differences between the values obtained with the experimental compliance measurements and the classic beams theory were attributed to these defects. In addition, a special chapter describing a study of interlaminar shear stress properties using the SBS test with quasi-static and fatigue loads in fiber reinforced metal laminates (Arall and Glare) was included. Quasi-static and SBS fatigue tests were performed in Glare. Various failure modes were observed in SBS fatigue tests and their validities were discussed. The S-N curves for SBS fatigue at two main material orientations were presented. For Arall, results with the SBS device according to ASTM D2344 and with a device with reduced roller diameters were performed. The limitations of the criteria for test stopping according to the standard and the effect of the new roller diameters were discussed. Modifications to the standard to extend its scope were suggested.