La creixent incidència de fractures per estrès, en concret de tíbia, demostra la manca d'informació de la fisiopatologia i la biomecànica de les lesions per microtraumatismes en l'os. Aquestes lesions es deuen a l'aplicació repetitiva de càrregues relativament petites durant molts cicles, o sigui un mecanisme clar de fatiga.Quan la magnitud de la càrrega i la freqüència del microtraumatisme és més gran que la seva resistència òssia, s'inicia un augment de remodelació, i això provocarà la fractura per estrès. Per comprovar el comportament de l'os, respecta a unes forces determinades, de compressió, tracció rotació, etc. hem optat per confeccionar un model amb elements finits.La hipòtesi de treball consisteix a valorar si un determinat gruix de cortical de la diàfisis de la tíbia és indicatiu de possibilitat de patir una fractura per estrès en aquest os.Per aconseguir un model sòlid s'han processat les imatges obtingudes escanejant la tíbia i el fèmur d'un esportista representatiu, s'han tractat les imatges amb un programa que ens ha permès l'obtenció del contorn dels ossos i la separació de les zones cortical i esponjosa.S'ha quantificats els angles articulars en les 3 fases de recolzament de la cursa, fase d'impacte retropeu, fase de contacte avantpeu i fase d'impulsió.S'ha valorat les propietats de l'os cortical i de l'os esponjós.També s'han estudiat forces de reacció del terra i la força muscularS'han aplicat les forces, segons els angles articulars en les 3 fases de la cursa i s'ha observat la resistència del material de l'os. S'han considerat dues condicions especials la cursa en pujades i l'augment de la pronació del turmell.També s'ha considerat el risc de fractura tenint en compte, estats de tensions de tracció, sense microtraumatisme previ de l'os, amb microtraumatisme previ de l'os i compressió amb microtraumatisme preexistent..Amb unes conclusions sobre la hipòtesi de treball que el gruix de la cortical de la tíbia és determinant en el nivell de tensió que es desenvolupa en totes les fases de la cursa. Per el que podem afirmar que el guix de la cortical de la tíbia, per la seva geometria, és una variable molt important per a la producció de la fractura per estrès. S'ha demostrat la importància de la força muscular per disminuir les tensions que actuen sobre l'os.Les zones de màxim esforç de tracció/compressió es desenvolupen durant l'etapa de contacte avant-peu.Quan s'inicia una fissura a l'os es pot fer servir la llei de Paris de propagació de l'esquerda per fer una previsió de vida a fatiga de la tíbia. / Title of the doctoral thesis: BIOMECHANICAL ANALYSIS WITH FINITE ELEMENTS OF STRESS FRACTURES OF THE TIBIA IN SPORTSPEOPLE The growing appearance of stress fractures, specifically of the tibia, shows the lack of information on the physiopathology and biomechanics of injuries due to micro-traumatisms in the bones. These injuries are caused by the repeated application of relatively small loads during various cycles, thus a clear mechanism of fatigue.When the magnitude of the load and the frequency of the micro-traumatism grow bigger than the bone resistance, an increased bone remodeling is initiated, which may provoke a stress fracture.In order to check on the bone behavior with regard to some determined forces of compression, traction, rotation, etc., we decided to design a model with finite elements.Our working hypothesis consisted in assessing if a determined cortical thickness of the tibial diaphysis indicates the possibility of suffering a stress fracture in this bone.To achieve a reliable model, the images obtained by scanning the tibia and femur of a representative sportsman were processed, editing them with a program, which gave us the outline of the bones as well as the separation of the cortical and trabecular bone.The articular angles were assessed in the three phases of support phase while running: the stage of back foot contact, midstance, and the stage of giving impulse.The characteristics of the cortical bone and the soft-tissue bone were also assessed.At the same time, we looked at the reaction force of the ground and the muscular force.When applying the forces according to the articular angles of the three phases of running, we were able to observe the resistance of the bone material.Two special conditions were taken into consideration: running up slopes and the increase in the ankle pronation.The fracture risc was also taken into account, bearing in mind states of traction tension with and without previous micro-traumatism of the bone, and compression with a pre-existing micro-traumatism.And so is the importance of the muscular force to reduce the forces acting on the bone.In conclusion to the hypothesis of the study, we can say that the cortical thickness of the tibia is a deciding factor in the tension level developed in all the stages of the running process. We can confirm that due to its geometry, the cortical thickness of the tibia is a very important variable for the occurrence of stress fracture, could be observed the importance of the muscular force to reduce the tensions acting on the bone.The zones of maximum traction/compression effort develop during the stage of front foot contact. At the early stage of a bone fissure, Paris' Law for crack propagation can be applied to make a prediction of the duration of the tibia fatigue.

Ingeniero Civil de Minas / El estudio del comportamiento de roca intacta es el punto de partida para poder realizar análisis a escala de macizo rocoso. Es por esto que se han realizado grandes esfuerzos para replicar y validar dicho comportamiento mediante el modelamiento numérico. Aquí es donde aparece el programa de elementos discretos PFC3D, el cual replica a la roca intacta mediante esferas rígidas unidas entre sí por modelos de contactos, cuyo comportamiento depende de micro-parámetros. El modelo de contactos utilizado últimamente para realizar los ensayos con este programa tiene por nombre Enhanced Bonded Particle Model, el cual presenta una serie de deficiencias. De esta manera se trabajó en la creación de un nuevo modelo llamado Flat Joint Model, con la finalidad de tratar de superar las falencias que presenta el Enhanced BPM. De esto nace el objetivo principal de este trabajo, el cual consiste en calibrar este nuevo modelo de contacto, de manera de representar el comportamiento de la roca intacta, que en este caso corresponde a la roca Westerly granite, y poder así comparar los resultados obtenidos por ambos modelos. Para lograr la calibración del Flat Joint Model, y tener un punto de comparación con datos de laboratorio, se extraen desde la literatura una serie de datos experimentales de diversos autores que realizaron una serie de ensayos de roca a muestras de granito que llevan por nombre Westerly granite. Además se cuenta con los resultados de simulaciones hechas con el modelo Enhanced Bonded Particle Model. Los resultados de las simulaciones hechas con el Flat Joint Model, luego de haber sido calibrado, nos dicen que este modelo replica con mayor exactitud los parámetros elásticos y de resistencia en el ensayo de compresión uniaxial y de tracción directa, como también representa de mejor manera la envolvente de falla experimental de la roca, sobre todo a confinamientos bajo los 60 [MPa]. Además se resuelve en parte una de las deficiencias del modelo Enhanced BPM, el cual no es capaz de replicar los valores de la razón de Poisson de la roca obteniendo resultados muy por debajo a los experimentales (diferencias del orden de 86%). Finalmente se concluye que el FJM es mejor modelo de contactos que el Enhanced BPM debido a que es capaz de replicar un comportamiento post-peak de la roca (comportamiento frágil), lo cual era la gran deficiencia del primer modelo. Si bien no se logra representar la fragilidad de la roca a grandes confinamientos, es un gran avance que se tengan comportamientos frágiles aún a 30 [MPa] de confinamiento, siendo que en el Enhanced BPM, a confinamientos de 5 [MPa] ya se presenta una respuesta dúctil de la curva esfuerzo-deformación.

Uno de los procesos del diseño de circuitos integrados digitales es la preparación de la información de las máscaras, o MDP por sus siglas en inglés (Mask Data Preparation). La preparación de máscaras recibe el diseño de un circuito y lo convierte en una secuencia de instrucciones que son leídas por una máquina generadora de máscaras. Este proceso es realizado por una serie de algoritmos, ordenados en forma de pipeline, donde la salida de uno es la entrada del siguiente. Uno de los primeros algoritmos ejecutado es el llamado Windfrac, encargado de particionar, o fracturar, polígonos complejos en conjuntos de rectángulos y trapecios horizontales (cuyos lados paralelos son horizontales). Esta fractura inicial tiene gran importancia ya que, al reducir los distintos posibles polígonos de entrada a sólo rectángulos y trapecios horizontales, los algoritmos ejecutados después pueden ser simplificados e incluso tomar menos tiempo. En esta memoria se estudia y documenta el funcionamiento del algoritmo Windfrac, y se reimplementa de una forma más legible y mantenible. El estudio del algoritmo, el cual fue el tema central y lo que más tiempo ocupó, contempla la revisión de ciertos conceptos geométricos y de geometría computacional necesarios para la total comprensión de éste. Debido a que sólo existe un paper que explica un algoritmo parecido, toda la información acerca de cómo funciona Windfrac debió ser deducido a partir del código fuente mismo, cuya implementación era muy difícil de leer. El funcionamiento fue descifrado, principalmente, utilizando casos de prueba y depuradores para ir viendo, paso a paso, lo que el algoritmo hacía dado un polígono. Una vez entendido el funcionamiento completo de Windfrac se reimplementó teniendo en cuenta legibilidad, mantenibilidad y ciertos detalles para mejorar la calidad de los resultados. La legibilidad y mantenibilidad se lograron con una implementación modular, es decir, utilizando estructuras de datos más especializadas y separando funcionalidades en archivos y funciones. La mejora de la calidad se logró escribiendo código para manejar esos casos particulares. Finalmente, se realiza una discusión acerca del tema en estudio y sobre posibles mejoras que pueden ser llevadas a cabo en el futuro, las cuales podrían tener un gran impacto en el desempeño de la aplicación completa. Y, se concluye que el algoritmo fue satisfactoriamente comprendido y que su reimplementación soluciona los problemas de la implementación antigua.

Geóloga / En la presente memoria se explora la manera de relacionar complementariamente los modelos geológico-estructurales y modelos geotécnicos para una mina de rajo abierto, generados a partir de una misma base de datos. La base de datos disponible contiene la ubicación, orientación y características de fallas, vetillas y fracturas. El estudio se divide en dos etapas de trabajo: la primera es la implementación de un programa que calcula la densidad de fracturas (DF) para una base de datos discreta. La segunda etapa consiste en establecer un modelo de DF y, posteriormente, explorar la existencia de relaciones espaciales con el modelo estructural de dominios y la geología del depósito Los Pelambres. Adicionalmente, se genera un modelo unificado estructural-geotécnico. Para el cálculo de la DF el programa se divide en tres fases de procesamiento de datos: primero divide la base de datos en grupos según su proximidad espacial, luego, linealiza los datos pertenecientes a cada grupo y, finalmente, calcula la DF en una celda de 15 m de largo. Los resultados muestran que los programas implementados constituyen una herramienta que puede contribuir a disminuir los tiempos de generación de modelos de DF, mejorarlos cualitativamente y mejorar cuantitativamente los modelos estructurales en un menor tiempo optimizando el desarrollo minero. Los modelos de DF permitieron definir la distribución espacial en el rajo de 3 zonas en relación a la concentración de DF: alta, media y baja. Se observa que la zonación de DF está estrechamente relacionada con el sistema de fallas y lineamientos de arsénico de rumbo NE, correspondientes a fases tardías de deformación frágil, posterior a la mineralización en Los Pelambres. El modelo unificado estructural-geotécnico complementa la zonación de dominios estructurales con la variación de DF. Es construido a partir de un modelo de bloques del parámetro DF con una grilla de 60x60 m., estos bloques son clasificados en 4 categorías: bajo, medio, alto y muy alto. El modelo unificado muestra que DF está controlada mayormente por la litología, siendo los macizos mayormente fracturados aquellos dominados por rocas volcánicas y los menos fracturados por rocas intrusivas.

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 no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/19116 / Palancia

Antecedentes: La fractura de cadera en pacientes de edad representa una severa agresión y conlleva una alta mortalidad. Los factores de riesgo, incluido el retraso para la intervención, son controvertidos en la literatura. Objetivo: Los objetivos de este estudio fueron identificar las causas de la demora quirúrgica después de la fractura de cadera y analizar el impacto de estas razones en la mortalidad a 1 año. Material y Métodos: Estudio prospectivo de cohortes de 1.234 pacientes con edad de 65 años o mayor que se sometieron a cirugía de fractura de cadera, comparando 3 subgrupos: 1) cirugía dentro de los 2 días posteriores al ingreso (609 pacientes); 2) cirugía retrasada por razones médicas (286); y 3) cirugía retrasada por causas organizativas (339). La razón médica se definió como la necesidad de optimización médica del paciente antes de la cirugía. La evaluación preoperatoria fue realizada por la escala de la American Society of Anesthesiologists (ASA), el índice de comorbilidad de Charlson (CCI), el estado mental de Hodkinson, el índice de Katz para las actividades de la vida diaria y el cuestionario Short-Form (SF-12). Resultados: No hubo diferencias significativas en las complicaciones o las tasas de mortalidad a 1 año entre los pacientes con cirugía dentro de los 2 días y aquellos con cirugía retrasada por razones médicas. Sin embargo, los pacientes con cirugía diferida por causas organizativas tuvieron tasas significativamente más altas de complicaciones y mortalidad a 1 año en comparación con los otros dos grupos (p = 0.001). Conclusiones: Este estudio sugiere que el tiempo de espera para cirugía de fractura de cadera más de 2 días no se asociaba con mayor tasa de complicación o mortalidad si la espera fue para estabilizar aquellos pacientes con comorbilidades activas al ingreso, en comparación con pacientes estables al ingreso con cirugía temprana. Sin embargo, los pacientes con cirugía retrasada por motivos de organización tenían una alta probabilidad de aparición de complicaciones y mortalidad temprana y al año. Aunque la cirugía temprana dentro de los 2 días de la admisión es deseable para pacientes estables en el momento del ingreso, en pacientes con comorbilidades complejas, la cirugía debería realizarse una vez que estén optimizados. El retraso de la cirugía debido a razones de organización o falta de recursos es un factor de riesgo de complicaciones y mortalidad.

El presente trabajo de investigación tiene como finalidad el estudio del comportamiento de fisuras en uniones soldadas, para lo cual se consideró conveniente seleccionar a la mecánica de fractura clásica y al método de los elementos finitos como los medios más adecuados para abordar este fenómeno. Durante el estudio se determinó el factor de intensidad de tensiones, que es un parámetro que caracteriza la tenacidad de la fractura en materiales de comportamiento lineal. Es posible distinguir que el trabajo contiene dos partes muy bien definidas. La primera parte consiste en la modelación bidimensional de especimenes fisurados, cuyas configuraciones son muy conocidas en el ámbito de la mecánica de fractura. La segunda parte consiste en volcar la experiencia adquirida y realizar la modelación tridimensional de una unión soldada de filete que contiene una fisura superficial en las aproximaciones del cordón de soldadura. Los resultados obtenidos de la modelación de ambas partes fueron comparados con valores analíticos de diferentes autores permitiendo determinar la factibilidad del análisis de la fractura elasto-lineal mediante un software de elementos finitos.

Ante la problemática observada con respecto a la cantidad de energía disipada por la fractura frágil, la rapidez con la que se genera y las consecuencias que posteriormente esto conlleva, se desarrollará el siguiente proyecto de tesis. Esta tiene como objetivo realizar una evaluación y un análisis a una tubería sujeta a presión, con el fin de reducir el riesgo de fractura frágil. Adicionalmente se determinará si la tubería puede continuar en servicio. Un riesgo de fractura frágil se puede presentar debido al cambio de las condiciones de operación; es decir, cuando cambia la temperatura del proceso (disminuyendo la temperatura a la que fue diseñada), cuando es necesaria una temperatura mínima para una prueba hidrostática, cuando el equipo ha sido sometido a condiciones que puedan causarle fragilidad; y por último, cuando se usa una presión mayor a 55 MPa (8 ksi) en o cerca a la temperatura ambiente con una pared igual o mayor a 50 mm (2 in). A partir de la API 579 se presentan procedimientos y un análisis de las nuevas condiciones de operación, realizándose ensayos no destructivos para evaluar las condiciones en las que se encuentra la tubería y poder cumplir con los criterios de evaluación a los que estará sometido este componente. Para el presente proyecto de tesis, se considera una temperatura de exposición crítica de -18 °C a la que estará expuesta la tubería, la que pasará por diferentes niveles de .evaluación con la finalidad de dar condiciones de operación que reduzcan el riesgo de fractura frágil. En el primer capítulo del presente documento se detallan definiciones para que el lector pueda entender y comprender los procedimientos y términos que se presentan. El segundo capítulo presenta los procedimientos para realizar la evaluación junto con las gráficas respectivas y los alcances de los mismos, el tercer capítulo es el desarrollo de la evaluación a la tubería en mención y por último, se muestran las observaciones, recomendaciones y las conclusiones respectivas.

El proyecto trata acerca de la solución de un problema suscitado en Minera Yanacocha (primeros meses del año 2011), específicamente en el throghput de la Chancadora Primaria de la Planta Gold Mill (reducción de 800 a 720 tph). Para llegar a la solución del problema se analizaron todos los procesos operativos de la mina que intervienen en la obtención del material fragmentado a la Chancadora Primaria de la Planta Gold Mill, a fin de determinar las posibles causas básicas del problema. Revisando bibliografía existente, acerca de problemas similares en otras mineras, se pudo observar que una de las causas recurrentes es la fragmentación del material volado (específicamente por temas de perforación y voladura), así que se tuvo un especial cuidado en el análisis de este proceso. En el análisis del proceso operativo se pudo determinar que la roca existe en el Tajo El Tapado (donde provenía el 80% de material para Gold Mill) era de una roca tipo sílice masiva de alta dureza (UCS mayor a 150 Mpa) y que el P80 obtenido era de 14.6 cm. (lo cual para un proceso de lixiviación no representa mayor problema, sin embargo si afecta el throughput de la Chancadora Primaria). Se trabajó en la mejora de la fragmentación del material volado aplicando teorías de voladura en incremento del Powder Factor, Selección de tiempos de detonación y Relación de Impedancia (Roca vs Explosivo). La aplicación de estas teorías permitió la mejora del P80 a 6.5 cm., con lo cual el throughput tuvo una mejora a 841 tph (sostenible), lográndose las mejoras en la Chancadora Primaria de la Planta Gold Mill.

Se describe la tenacidad a la fractura como la propiedad que define el comportamiento de un material cuando este se encuentra fisurado, el estudio de estas propiedades de los materiales se ha convertido en uno de los campos de estudio de los últimos años debido a que al conocer esta propiedad se puede afinar los parámetros de diseño planteados para los sólidos continuos. Uno de los métodos de determinación de estos parámetros es experimentalmente, mediante la pre fisuración por fatiga de probetas de tal manera que se pueda desarrollar una grieta en un ambiente de laboratorio, y así poder desarrollar su posterior ensayo al someter la probeta agrietada a tracción. En el presente trabajo de tesis, se ha determinado experimentalmente el valor de los parámetros más importantes de tenacidad a la fractura K, J y CTOD para las tuberías de API 5L de grado X65, usadas ampliamente en el transporte de hidrocarburos. En particular, se busca determinar el valor de la integral J debido a que ésta plantea una mayor cantidad de información de la cual se puede derivar los otros dos parámetros. La muestra se caracterizó bajo ensayos de tracción, impacto y análisis químico, y finalmente se realizó el pre fisurado por fatiga para las probetas desarrolladas por electro erosión antes de los ensayos de tracción. En el último capítulo, se muestran los resultados obtenidos experimentalmente; los cuales son validados con los criterios de ASTM E 1820. Asimismo, se determinaron los resultados a partir de los ensayos de impacto propuestos por API 579 y que se comparan con los resultados de ASTM E 1820. Por último, se estudió el cambio en la cara de la grieta, señalándose las etapas de pre fisura y rotura para los diferentes ensayos realizados.