Los sistemas tales como edificios y veh¨ªculos est¨¢n sujetos a vibraciones que pueden causar mal funcionamiento, incomodidad o colapso. Para mitigar estas vibraciones, se suelen instalar amortiguadores. Estas estructuras se convierten en sistemas adaptr¨®nicos cuando los amortiguadores son controlables. Esta tesis se enfoca en la soluci¨®n del problema de vibraciones en edificios y veh¨ªculos usando amortiguadores magnetoreol¨®gicos (MR). Estos son unos amortiguadores controlables caracterizados por una din¨¢mica altamente no lineal. Adem¨¢s, los sistemas donde se instalan se caracterizan por la incertidumbre param¨¦trica, la limitaci¨®n de medidas y las perturbaciones desconocidas, lo que obliga al uso de t¨¦cnicas complejas de control. En esta tesis se usan Backstepping, QFT y H2/H¡Þ mixto para resolver el problema. Las leyes de control se verifican mediante simulaci¨®n y experimentaci¨®n. / Buildings and vehicle systems are subject to vibrations that may cause malfunctioning, discomfort or collapse. It is an extended practice to install damping devices in order to mitigate such vibrations. With controllable dampers, structures act as adaptronic systems. This dissertation focuses on solving the vibration mitigation problem in buildings and vehicles making use of magnetorheological (MR) dampers which are controllable devices characterized by a highly nonlinear dynamics. Additionally, the systems where they are installed, are characterized by parametric uncertainties, limited measurement availability and unknown disturbances. This implies the use of complex control techniques in order to get a reliable performance of the control system. This research makes use of Backstepping, QFT and Mixed H2/H¡Þ control techniques for achieving the proposed goal. These are verified thorugh simulations and experimentation.

El objeto de esta tesis se centra el estudio del comportamiento acústico de estructuras multicapa, utilizando como herramienta, entre otras, la denominada "Holografía acústica de campo cercano" (NAH, Nearfield Acoustical Holography). Las conclusiones obtenidas y las herramientas desarrolladas en este estudio tienen implicaciones en dos ámbitos, el aislamiento acústico con particiones ligeras multicapa, y la optimización de la radiación de sistemas electroacústicos basados en la vibración de un panel provocada por un elemento excitador de tipo dinámico (caso de los altavoces planos). El proceso para conseguir predicciones acertadas del comportamiento de estructuras multicapa, tanto desde el punto de vista de la aplicación acústica de la edificación, como el electroacústico (mejora de prestaciones de altavoces), debe partir, necesariamente de un conocimiento preciso de las características acústicas de los componentes, es decir, cada una de las capas. Este estudio constituye la primera fase de la investigación y del trabajo. La validación de las teorías sobre el aislamiento acústico lleva contigo el ensayo de diferentes materiales y configuraciones. El objeto es aumentar al máximo el índice de aislamiento de una cierta configuración, intentado disminuir en lo posible los costes. El estudio del comportamiento acústico de distintas configuraciones suele realizarse en cámara de transmisión. Los resultados de las medidas en estas condiciones no tienen por qué coincidir con los obtenidos con medidas "in situ", ya que las condiciones de montaje son hasta cierto punto incontrolables. Existen diversos trabajos donde se desarrollan los diferentes modelos, teorías y técnicas de medición con este fin, desde modelos y teorías para caracterizar materiales absorbentes hasta métodos de caracterización de materiales absorbentes medidos en el tubo de Kundt. También existen medidas de una determinado variable acústica, permiten obtener los parámetros de entrada necesarios para los progr / Escuder Silla, EM. (2005). Estudio del comportamiento acústico de estructuras multicapa mediante nah [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1860

Fayos Sancho, J. (2008). Dinámica estructural de cuerpos de revolución rotatorios: aplicación al eje de un vehículo ferroviario [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1994

El objetivo de este trabajo ha sido obtener expresiones matemáticas para los parámetros elásticos y acústicos efectivos de sistemas heterogéneos en el límite de homogeneización, lo que ha permitido el diseño de nuevos dispositivos acústicos y elásticos funcionales en un amplio rango de longitudes de onda. Los sistemas heterogéneos estudiados han sido, principalmente, estructuras de cilindros elásticos inmersos en un medio fluido no-viscoso, aunque otras geometrías han sido comentadas. La periodicidad de estas estructuras permite reducir el problema al estudio de la "celda unidad"; es decir, a la región del espacio que se repite. Sin embargo, el método desarrollado en el presente trabajo ha permitido analizar el comportamiento cuando la periodicidad se ve alterada por defectos estructurales. Matemáticamente este problema ha sido tratado mediante la teoría de dispersión múltiple, ya que las geometrías del problema son principalmente circulares y dicha teoría ha demostrado ser la más adecuada en ese caso. Se ha utilizado la citada teoría de dispersión múltiple para analizar el comportamiento de un sólo cilindro y de un conjunto de cilindros. Este conjunto de cilindros ha sido ordenado, por un lado, en filas infinitas, dando lugar a expresiones para la reflectancia y transmitancia. Por otro lado, la extensión a todo el plano de las redes de cilindros ha permitido obtener resultados para la estructura de bandas. Para obtener los parámetros efectivos se han desarrollado dos métodos de homogeneización que, si bien coinciden en resultados para los casos elementales, han demostrado ser complementarios para calcular situaciones más complejas. El primero se basa en la propagación de ondas elásticas a través de medios periódicos. Se ha demostrado que, en el límite de baja frecuencia, la propagación de estas ondas presenta una relación de dispersión lineal, de cuya pendiente se ha podido obtener la velocidad de propagación efectiva del medio uniforme asociado. El segundo / Torrent Martí, D. (2008). Towards the full control of sound with sonic crystals and acoustic metamaterials [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3061

El trabajo se acoge a la modalidad de tesis por compendio de publicaciones del Departamento de Proyectos de Ingeniería de la Universidad Politécnica de Valencia. Consta de seis artículos, de los cuales, dos de ellos han sido publicados en la revista "Packaging Technology and Science", otros dos artículos publicados en "Advances in Experimental Mechanics Vols 7-8", un quinto artículo publicado en "World Congress on Engineering 2007, Vols 1 and 2" y un sexto artículo enviado y pendiente de ser aceptado en la revista "Packaging Technology and Science". El nexo común que los une es el de profundizar en la generación de nuevo conocimiento dentro del campo de la ingeniería del embalaje, siendo su objetivo final, el de mejorar las técnicas actuales de simulación de los riesgos transmitidos al producto y su embalaje en los procesos de transporte y distribución. Las investigaciones planteadas y detalladas en cada uno de los artículos pretenden aportar una contribución parcial a un objetivo tan ambicioso como el planteado. Uno de los abusos mecánicos importantes, aplicado al producto embalado durante el proceso de transporte y distribución, son los impactos o caídas a los que son sometidos los productos embalados. El primer artículo de investigación se ha centrado en la medida y análisis de estos impactos recibidos por productos embalados que son enviados por avión mediante empresas transportistas de paquetería (DHL y FedEx) entre Europa y USA, obteniendo datos necesarios para simular en laboratorio las condiciones intercontinentales del transporte de paquetería para el correcto diseño de los embalajes de protección. La severidad de los impactos a menudo se describe en función de su altura de caída-libre equivalente (EDH) y de la orientación del impacto, para así facilitar los ensayos de caída en laboratorio. El enfoque generalmente utilizado es utilizar un paquete que contiene un registrador de aceleraciones y procesar los datos obtenidos para obtener una distribución estad / García-Romeu Martínez, MA. (2008). Contribución a la determinación y simulación de las vibraciones e impactos en operaciones de transporte y distribución de productos de consumo embalados [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2927

[pt] Nesta tese, a teoria das hastes de Cosserat é revisitada e aplicada à dinâmica de coluna de perfuração. O objetivo é estudar o comportamento dessas estruturas dentro de poços de petróleo curvos. Para atingir este objetivo, um modelo estrutural determinístico é construído onde as tubos de perfuração (drill-pipes) e o conjunto de fundo (bottom hole assembly) são considerados como uma estrutura unidimensional de Cosserat. Em seguida, é desenvolvida uma estratégia para tratar o contato lateral em poços com configuração curvilínea. Depois disso, o problema de contorno livre é tratado mediante uma estratégia que considera como a condição de borda evolui à medida que a estrutura de perfuração avança. Isto é feito mediante uma formulação de interação broca-rocha que deve considerar a dinâmica de corte. Para isso, uma equação extra, de advecção, é resolvida junto com as equações de movimento de Cosserat. Em seguida, alguns casos de aplicação são apresentados. Numa primeira instancia, alguns elementos do problema são avaliados separadamente. Seguidamente, eles são integrados e analisados de forma conjunta. Por exemplo, primeiramente uma coluna de perfuração sem contato de fundo (off-bottom) é simulada, ou seja, sem contato broca-rocha, para estudar o comportamento e a implementação da estratégia para o contato lateral. Aqui também são calibrados alguns dos parâmetros do modelo de atrito. Em seguida, a estratégia para contabilizar o corte na rocha é implementada em um modelo 2-DOF de baixa dimensão e em um semi-discreto onde a dinâmica de torção é modelada como uma equação de onda. Os resultados mostram que o uso de abordagens contínuas resulta mais apropriade que aquelas onde se utilizam modelos de baixa dimensãom, particularmente quando são consideradas colunas longas, e quando há interesse em analisar não apenas o comportamento da broca, mas também o comportamento do sistema mecânico ao longo dos tubos de perfuração. Isso é reforçado por outro exemplo onde a dinâmica de corte é combinada com a formulação de Cosserat. Observações semelhantes do ponto de vista qualitativo são encontradas. Resumindo os resultados obtidos, as diferenças nas previsões dadas pelos modelos de baixa dimensão e o de unidimensional de Cosserat justificam o desenvolvimento e aplicação da abordagem com esta formulação em estruturas de perfuração. Finalmente, a modo de introduzir outro aspecto importante em colunas de perfuração e que pode ser uma linha de pesquisa para continuar o trabalho, a variabilidades presente em elementos como rocha, inclui-se um caso de aplicação considerando um poço horizontal e um campo estocástico de atrito. / [en] In this thesis, the theory of Cosserat rods is applied to the dynamics of drill-strings. The main objective is to evaluate the behaviour of these strings when they move within curved wells. To achieve this goal, a deterministic structural model is constructed, where the drill-pipes and the bottom hole assembly are taken as a Cosserat rod. Next, a strategy to deal with the lateral contact in curved well configurations is developed. After that, the free boundary problem is assessed: while drilling, the boundary changes due to cutting, modifying the position of the soil and, consequently, changing the bit-rock interaction forces. For this reason, a bit-rock model that can account for the cutting dynamics is adopted, in which an extra advection equation is solved together with the equations of motion of the Cosserat rod. Next, application cases are provided. First, some effects included in the model are tested in isolation, such as the lateral friction, the lateral contact, and the cutting. After that, they are all combined. In the first analysis, an off-bottom string is simulated, i.e. without contact at the bit. This allows testing the formulation associated with the lateral contact. Also, the calibration of the lateral friction parameters is made. Following that, the strategy to account for the cutting at the bit is implemented in a low-dimensional 2-DOF model, and in a semi-discrete model with a continuous wave equation for the torsional dynamics. The results show that the use of continuous approaches is more appropriate than low-dimensional models. Especially when long columns are considered, and when there is interest in understanding not only the behaviour at the bit but also along drill-pipes. This finding is reinforced by another application where the cutting dynamics are combined with the Cosserat rod formulation. Again, similar observations from a qualitative point of view are found. Overall, the differences in the results between the lumped low-dimensional models and the continuous Cosserat rod justify the development and application of the Cosserat approach to drilling structures. Finally, an introductory stochastic analysis concerning the variability of the rock is presented as an introduction to a future line of research, where stochasticity is included. / [es] En esta tesis, la teoria de Cosserat para elementos unidimensionales es revisitada y aplicada a la simulación de columnas de perforación. El objetivo es estudiar el comportamiento de estas estructuras en pozos de geometría curva. Para alcanzar este objetivo se construye un modelo determinístico. En este modelo, los caños de perforación (drill-pipes) y el conjunto de fondo (bottom hole assembly) son modelados como una estructura unidimensional de Cosserat. Seguidamente, una estrategia para tratar con el contacto lateral en pozos curvos es desarrollada. Luego, el problema de frontera libre es estudiado: durante la perforación, la condición de borde cambia debido al cambio del perfil altimétrico del terreno, alterando su posición y consecuentemente las fuerzas asociadas a la interacción broca-roca. Por esta razón, se decide utilizar un modelo de interacción broca-roca que tiene en cuenta la dinámica del corte. En este abordaje una ecuación extra, la ecuación de advección, es resuelta en forma acoplada con las ecuaciones del movimiento de la estructura de Cosserat. Algunos ejemplos de aplicación son presentados. En una primera instancia, algunos de los elementos del problema son estudiados en forma aislada. Luego combinados en un modelo completo. Por ejemplo, el caso de una columna sin contacto de fondo (off-bottom) es tratado para evaluar el comportamiento y la implementación de la estrategia mencionada para detectar el contacto lateral. Además, se efectúa la calibración de alguno de los parámetros relacionados con la fricción lateral. Luego, la estrategia para considerar el corte en la punta es implementada en un modelo de 2-DOF, y en otro semi-discreto donde se considera un modelo de ecuación de onda para la dinámica torsional. Los resultados muestran que el uso de formulaciones continuas es más apropiado que aquellas formulaciones donde se utilizan modelos de dimensiones reducidas, particularmente cuando se estudia columnas largas donde el interés se centra en entender no solo el comportamiento de la broca sino también a lo largo de la tubería. Este resultado es reforzado por otro caso de aplicación en donde se combina la dinámica de corte con un modelo de Cosserat. Observaciones similares son vistas en el comportamiento cualitativo de la solución. En resumen, las diferencias observadas en los diferentes ejemplos de aplicación entre los modelos de dimensiones reducidas y el modelo continuo de Cosserat justifican el desarrollo y la aplicación de la teoría de Cosserat a estructuras de perforación. Finalmente, dado que uno de los objetivos planteados también es considerar la variabilidad en algunos elementos como ser las propiedades de la roca, un caso de aplicación considerando un pozo horizontal es mostrado.