http://hdl.handle.net/10366/4376 2026-04-19T06:39:54Z http://hdl.handle.net/10366/138510 [ES]El objetivo de este trabajo se centra en aplicar la técnica de eliminación a la resolución del problema de posición inverso en robots de seis grados de libertad de geometría general. Dicho problema conduce a un sistema de ecuaciones algebraicas no lineales de gran complejidad, del que no se conoce ningún procedimiento analítico de resolución. La técnica utilizada, que permite obtener todas las soluciones, consiste básicamente en eliminar sucesivamente de forma lineal grupos de variables hasta obtener una ecuación únicamente para una de ellas, en forma de un determinante igualado a cero, cuyo desarrollo, para el caso de una manipulador con seis pares de revolución, conduce a un polinomio de grado 16. Las demás variables se obtienen entonces linealmente. En este trabajo, mediante cálculo simbólico, se han obtenido las expresiones explícitas de la matriz cuyo determinante genera el polinomio. Así mismo, se ha efectuado una clasificación, considerando que cada dos pares consecutivos sean paralelos o no, desarrollándose procedimientos simbólicos originales para el estudio de los diferentes tipos. Finalmente, sobre estos resultados se ha desarrollado un programa númerico que resuelve con la máxima rapidez el problema, que se ha aplicado a varios ejemplos, algunos encontrados en la bibliografía obteniendo resultados coincidentes y otros originales. 1999-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/137359 [EN]In this work, formation of LIPSS (Laser Induced Periodic Surface Structures) on the surfaces of free standing and thin films of polymer and polymer based composites supported on silicon, glass, iron and poly (ethylene terephthalate) PET, was studied. The species investigated were PET, PET/EG (Expanded Graphite), poly (trimethylene terephthalate) PTT, PTT/SWCNT (Single Wall Carbon Nanotubes), PTT/EG + SWCNT, the copolymer poly (trimethylene terephthalate) - poly (tetramethylene oxide) PTT-PTMO and PTT-PTMO/SiC (Silicon Carbide). Laser irradiation was carried out by means of ultraviolet nanosecond laser pulses (266 nm, 8 ns, 10 Hz) on free standing samples, and ultraviolet (265 nm, 260 fs, 1 kHz) and near infrared (795 nm, 120 fs, 1 kHz) femtosecond laser pulses, on both free standing and thin films. Low Spatial Frequency LIPSS (LSFL) were induced in all materials upon irradiation with ultraviolet nanosecond and femtosecond pulses. In the case of UV femtosecond pulses, the structures appear in both free standing and thin films (all the substrates). Furthermore, laser irradiation with near infrared femtosecond pulses lead to the generation of LSFL when the polymers and composites are deposited on silicon and, LSFL and High Spatial Frequency LIPSS (HSFL) when the substrate is glass. For the rest of the samples, formation of nanostructures was not reported. Topography of the irradiated samples reveals that the formation of good quality LIPSS depends strongly on the parameters of irradiation (fluence and number of pulses). In all cases, LSFL have a period close to the irradiation wavelength and were formed parallel to the polarization of the laser beam. Moreover, HSFL exhibit a period much smaller than the irradiation wavelength (~ 100 nm) and were perpendicular to the polarization vector. In order to monitor the modification of the physicochemical properties of the surfaces after irradiation, some analytical techniques were performed in both irradiated and non-irradiated samples. Raman spectroscopy was useful to account for possible chemical modifications in the materials after irradiation. Important changes were not found in Raman spectra of the surfaces after irradiation in comparison to those of non-irradiated samples. Contact angle measurements were carried out using different reference liquids (water, glycerol and paraffin oil) to measure the wettability and the solid surface free energies. In all cases, the samples became more hydrophilic after ultraviolet irradiation (nanosecond nd femtosecond pulses). On other hand, the samples evolve to a more hydrophobic state under near infrared femtosecond laser irradiation. The values of the surface free energy components showed remarkable changes after nanostructuring, mainly, in the polarity of the surface energy. Additionally, adhesion measurements were performed by using the colloidal probe technique in order to characterize the surface forces in the micrometer range. When irradiated, force adhesion increased in some of the samples whereas it decreased for some others. Finally, nanomechanical properties were measured by the PeakForce Quantitative Nanomechanical Mapping method, obtaining maps of elastic modulus, mechanical adhesion resistance and deformation. In non-irradiated samples, PET/EG 0.4 wt. % had an elastic modulus higher than the undoped polymer matrix. For PTT and its composites, the changes from one material to each other were negligible. The measurements were affected by the abrupt surface topography in the case of the copolymer and its composite. The adhesion force and the deformation did not show significant differences between polymers and their composites. After irradiation, it was found that the nanomechanical properties were always modulated by the LIPSS topography. At the top and bottom of the nanostructures, an increment of the elastic modulus was observed. In the presence of LIPSS, the adhesion force exhibited either a decrement or remain unchanged with regard to the raw polymer or composite. Finally, nanostructuring did not lead to significant changes in the magnitude of the deformation of the materials.; [ES]En este trabajo de tesis doctoral se estudió la formación de estructuras superficiales periódicas inducidas por láser (LIPSS, siglas del inglés Laser Induced Periodic Surface Structures) en polímeros y compuestos de matriz polimérica en forma de películas delgadas, autosoportadas y soportadas en diferentes sustratos, como son silicio, vidrio, hierro y poli (etilén tereftalato) (PET). Los polímeros y compuestos estudiados son PET, PET/EG (Grafito Expandido, de las siglas en inglés de Expanded Graphite), poli (trimetilén tereftalato) (PTT), PTT/SWCNT (Nanotubos de carbono de pared simple, de las siglas en inglés de Single Wall Carbon Nanotubes), PTT/EG + SWCNT, el copolímero poli (trimetilén tereftalato) - poli (óxido de tetrametileno) (PTT-PTMO) y PTT-PTMO/SiC (Carburo de Silicio). La irradiación láser se llevó a cabo usando pulsos láser de nanosegundos en el ultravioleta (266 nm, 8 ns, 10 Hz), en muestras autosoportadas, y pulsos láser de femtosegundos en el ultravioleta (265 nm, 260 fs, 1 kHz) e infrarrojo (795 nm, 120 fs, 1 kHz), en películas tanto autosoportadas como soportadas. La irradiación con pulsos de nanosegundos y femtosegundos en el ultravioleta indujo la formación de LIPSS de baja frecuencia espacial (LSFL, de las siglas en inglés de Low Spatial Frequency LIPSS) en todos los materiales. Específicamente, en el caso de irradiación con femtosegundos a esta longitud de onda, los cambios se produjeron en ambos tipos de muestras, películas autosoportadas y soportadas en los distintos sustratos. Por otro lado, la irradiación con pulsos de infrarrojo de femtosegundos dio lugar a LSFL en los materiales depositados sobre sustrato de silicio y, a LSFL y LIPSS de alta frecuencia espacial (HFSL, de las siglas en inglés de High Spatial Frequency LIPSS), en los materiales depositados sobre vidrio. Para las muestras autosoportadas y el resto de muestras depositadas, no se observó la formación de estructuras periódicas. La caracterización topográfica revela que la dinámica de formación de LIPSS depende de los parámetros de irradiación (fluencia y número de pulsos). En todos los casos, las LFSL tienen un periodo cercano a la longitud de onda y están alineadas paralelamente al vector de polarización del haz incidente. Por otra parte, las HFSL presentan un periodo mucho menor a la longitud de onda (~ 100 nm) y se formaron perpendicularmente a la dirección de polarización. Una posterior caracterización se llevó a cabo mediante diferentes técnicas analíticas con el fin de determinar cambios en las propiedades fisicoquímicas de las muestras. La espectroscopia Raman sirvió para monitorizar las modificaciones químicas en las superficies tras la irradiación láser. No se encontraron cambios significativos entre los espectros Raman de las muestras sin irradiar y los de las superficies irradiadas. Se realizaron medidas de ángulo de contacto, usando diferentes líquidos de prueba (agua, glicerol y aceite de parafina), para determinar tanto la mojabilidad como las energías libres superficiales de las muestras. En todos los casos, las muestras se volvieron más hidrófilas con la irradiación con pulsos con longitudes de onda en el ultravioleta (nanosegundos y femtosegundos). Por otra parte, las superficies se tornaron más hidrófobas bajo irradiación de femtosegundos en el infrarrojo. Los valores calculados para los componentes de la energía libre superficial mostraron importantes cambios tras el nanoestructurado, sobre todo en las componentes polares. Adicionalmente, se llevaron a cabo mediciones de la adhesión usando la técnica de la punta coloidal en el rango micrométrico. En presencia de LIPSS, se observaron diferentes tendencias, de forma que mientras que en algunos casos la magnitud de la fuerza de adhesión aumentó, en otros disminuyó. Finalmente, se evaluaron las propiedades nanomecánicas mediante la técnica de mapeo cuantitativo en AFM. Se obtuvieron distribuciones del módulo elástico, la fuerza de adhesión y la deformación en muestras irradiadas y sin irradiar. En muestras no irradiadas, hubo un aumento del módulo elástico en PET/EG 0.4 wt. % con respecto a su matriz sin dopar. En el caso del PTT y sus compuestos, no se obtuvieron variaciones importantes de un material a otro. Para el copolímero y su compuesto, las mediciones se vieron afectadas por la topografía abrupta de las superficies. En cuanto a la fuerza de adhesión y la deformación, no se presentaron diferencias significativas entre las matrices poliméricas sin dopar y sus compuestos. Tras la irradiación se encontró, en todos los casos, que las propiedades nanomecánicas están moduladas por la topografía de las estructuras generadas. Un posterior análisis en las crestas y valles de las estructuras mostró un incremento en los valores del módulo elástico para materiales nanoestructurados. Para la fuerza de adhesión, o disminuye el valor o se mantiene constante. Por último, los valores de la deformación no presentaron cambios importantes tras el nanoestructurado láser. 2018-03-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/137136 [ES] A partir de cálculos basados en el método de los elementos finitos, en este trabajo se presenta un estudio detallado de algunos de los factores más significativos que caracterizan tanto las tensiones residuales como la rugosidad de superficies tratadas mediante granallado. El modelo numérico parte de los trabajos de Miao et al. [1] y de Sanjurjo et al. [2]. El material se trata de acuerdo con el modelo de comportamiento de Chaboche modificado [2]. Los resultados se analizan en función de parámetros característicos del proceso, como el grado de cobertura, o del proyectil, como su velocidad o diámetro. y se determina cómo influyen en el valor máximo de la tensión residual y en la profundidad en la que ocurre, y en los indicadores que miden la rugosidad superficial. Se considera también el caso de materiales con superficies que tienen una cierta rugosidad inicial.; [EN] From the numerical simulations based on the finite element method, in this work is presented a detailed study of some of the most significant influence factors that characterize both the residual stress and the roughness of surfaces treated by means of shot peening technique. The numerical model is based on the works by Miao et al. [1] and Sanjurjo et al. [2]. The material´s behaviour is treated according to the modified Chaboche model [2]. The obtained results are analysed as a function, on one hand, of characteristic parameters of the process, such as the coverage degree, and, on the other hand, of the shot, such as its velocity or diameter. Numerical results allow determining the influence of such parameters on the maximum value of residual stress and on the depth where it appears, and on the indicators that allow measuring the surface roughness. It is also considered the case of materials with surfaces with a certain initial roughness associated. 2017-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/132821 [ES]Las definiciones de las principales variables eléctricas, así como los procedimientos empleados para medirlas, están basados en los conocimientos que se tenían en los orígenes del desarrollo de los sistemas eléctricos. Dichas definiciones han servido adecuadamente mientras las ondas de tensión e intensidad han sido sinusoidales. Cuando la onda de tensión o intensidad en cualquier parte de un circuito eléctrico se encuentra distorsionada en relación a la onda sinusoidal, se dice que se trata de una onda con contenido en armónicos. En este caso, algunas de las variables eléctricas determinadas por los aparatos de medida y protección, carecen de sentido. También algunos de los procedimientos de medida de esas variables resultan totalmente inadecuados y, por tanto, no se puede garantizar un correcto funcionamiento de la aparamenta de medida y protección en estos casos. En la primera parte del trabajo se ha realizado un análisis de las expresiones de las principales variables eléctricas que utilizan los aparatos de medida actuales, con el objetivo de comprobar si dichas expresiones son o no adecuadas cuando el sistema eléctrico está distorsionado. La segunda parte del trabajo se ha dedicado al análisis de los procedimientos de medida de los aparatos de medida directa y también de los transductores que se emplean para realizar la medida. Por último, se ha iniciado el análisis del comportamiento de los relés de protección cuando se conectan a una red distorsionada. 2015-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/128848 [ES]Con este trabajo se pretenden desarrollar y mejorar los procedimientos de cálculo y construcción de uniones en estructuras de madera mediante el empleo de elementos clavija. Las técnicas de dimensionado más empleadas actualmente están basadas en las ecuaciones de Johansen, que no tratan efectos como la presencia del encolado, fricción, roscado en la clavija, fijación de tuercas-arandelas en extremos o sistemas expansivos. El desarrollo analiza el comportamiento de clavija expuesta a cargas y sus elementos complementarios. Se proponen modelos de cálculo que amplían las ecuaciones propuestas tanto a nivel europeo en el Eurocódigo 5, como en su trasposición a nivel nacional en el CTE a través del DB SE-M. La originalidad del estudio supone trasladar al campo estructural las técnicas de unión que tradicionalmente se han empleado en otras disciplinas, como por ejemplo roscado, presencia de tuerca y arandela en extremo de clavija, sistemas expansivos, utilizados en el encolado en muebles, o la unión por taladros químicos en otro tipo de materiales distintos a la madera. Estas soluciones se pretenden aplicar a las uniones en estructuras de madera, lo que implica desarrollar un modelo que permita dar respuesta a las necesidades del mercado de metodologías que den mayor resistencia, ligereza y flexibilidad frente a las uniones más tradicionales. 2015-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/128574 [ES] Las vigas parcialmente embebidas (VPE) son elementos estructurales mixtos formados por un perfil de acero recubierto lateralmente con hormigón, desarrollados con el objetivo de mejorar la resistencia a fuego de las vigas de acero. Esta solución aumenta la rigidez a flexión y torsión de las vigas, mejorando, por lo tanto, su resistencia a pandeo lateral. Sin embargo, el Eurocódigo 4 parte 1-2 no plantea la verificación de la resistencia a pandeo lateral de vigas parcialmente embebidas no arriostradas en situación de incendio, ni existen estudios relacionados con la inestabilidad de estos elementos a altas temperaturas. En este contexto, y con el fin de mejorar el conocimiento del comportamiento de elementos estructurales a altas temperaturas, en esta Tesis se analiza experimental y numéricamente la resistencia a fuego normalizado ISO834 de VPE sometidas a flexión, y la inestabilidad por pandeo lateral (PL) de VPE expuestas a altas temperaturas. Estos estudios evalúan el efecto de distintas variables como la conexión hormigón-perfil, el nivel de temperatura alcanzado, la esbeltez de la viga y el nivel de carga a flexión a que es sometida, empleando en todos los casos un perfil IPE100 de acero S275 recubierto lateralmente de hormigón C20/25 armado con cuatro barras de 8mm de diámetro de acero S500 NR. Para el análisis numérico se emplea un modelo de elementos finitos generado a través del programa ANSYS, calibrado en base al estudio experimental, con el que se analizan VPE con idéntica geometría y distintas condiciones de carga. El modelo numérico emplea elementos de conexión perfil-hormigón, previamente calibrados a través de ensayos push-out, con de los que se determina la curva de caracterización del contacto. En base a la formulación del Eurocódigo 3 parte 1-2, en esta Tesis define un procedimiento de cálculo de la resistencia a PL de VPE no arriostrasdas sometidas a altas temperaturas. El resultado analítico se evalúa a través del estudio experimental y numérico, obteniéndose un ajuste del lado de la seguridad.; [EN]Partially encased beams (PEB) are composed elements in which the web of the steel section is encased by reinforced concrete, increasing the fire resistance of steel sections. PEB have larger lateral and torsional stiffness and consequently have higher resistance against lateral–torsional buckling (LTB). Nevertheless, Eurocode 4 part 1-2 do not include the verification of LTB of continuous composite beams in fire. This PhD Thesis presents the results of the full scale tests performed on PEB specimens in order to acquire a deeper understanding about its LTB instability when exposed to elevated temperatures and quantifying its bending resistance under standard fire ISO834. The influence of different variables such as steel concrete interaction, temperature level, the beam slenderness and the load applied were analyzed in the tests performed on a IPE 100 steel beam specimen steel grade S275 encased in reinforced concrete C20/25 with four bars 8mm diameter. To analyze the bending resistance of different PEB specimens with same geometry but different load conditions, numerical simulations were performed by means of the Finite Element (FE) software ANSYS. The FE model was adjusted to experimental data, considering the shear bond connection concrete-steel with nonlinear springs. The load–slip curves that characterize the steel concrete interaction were experimentally obtained by a push-out series test. An analytical method was proposed to calculate the lateral torsional buckling resistance moment of PEB laterally unrestrained at high temperature, based on the Eurocode 3 part 1-2 formulation. The analytical results were assessed through experimental tests and numerical simulations, confirming an adjustment on the safe side 2015-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/83283 [ES]El panorama mundial de la automoción está condicionado por múltiples factores. Algunos de los cuales están de actualidad de forma continuada, como pueden ser la seguridad y el diseño, mientras que otros lo hacen de forma más puntual. Dentro de estos últimos destacan la reducción de emisiones contaminantes a la atmósfera y la deslocalización de la producción de componentes y vehículos completos hacia países en pleno crecimiento económico. La reducción de las emisiones ha provocado que los fabricantes se preocupen por utilizar componentes más ligeros y funcionales, mientras que la deslocalización de la producción ha suscitado la alarma entre los fabricantes instalados en zonas más industrializadas, de tal forma que han optado por introducir en su oferta productos más vanguardistas, con mayor contenido tecnológico y altas dosis de innovación en su desarrollo. Estas tendencias y el competitivo entorno del sector de la automoción ha generado la necesidad de ampliar los horizontes productivos de las empresas proveedoras de componentes de chasis, transformándose éstos de la actual fabricación de componentes hacia el diseño módulos con alto contenido tecnológico, con capacidad de integración de diversas funciones y alto nivel de innovación. En esta línea se pretende, gracias a la realización del presente proyecto de innovación, desarrollar brazos de suspensión mediante la aplicación de tecnología híbrida y validar dicho concepto. Dicha tecnología consiste en la utilización de chapa de acero de alto límite elástico y material plástico de forma conjunta, de tal manera que el material metálico asuma la función estructural del conjunto, mientras que el material plástico realice labores de refuerzo. Se trata de una tecnología muy avanzada y con alto contenido tecnológico, que ya ha sido empleada anteriormente en el sector de automoción, pero nunca sobre componentes de seguridad como un brazo de suspensión. Esta solución permitirá obtener un brazo de suspensión con alta capacidad de integración de funciones con un peso reducido, adaptándose perfectamente a las demandas actuales del sector del automóvil; [EN]The global automotive landscape is influenced by different factors. Some of which are continuously current, such as security and design, while others make more timely. Among the latter are the reduction of pollutant emissions to the atmosphere and the relocation of production of components and complete vehicles to countries in full economic growth. Reducing emissions has caused manufacturers to worry about using lighter components and functional, while the relocation of production has raised alarm among manufacturers installed in most industrialized areas, so they have chosen to introduce in offer cutting edge products with higher technological content and high doses of innovation in its development. These trends and the competitive environment in the automotive sector has generated the need to expand the productive horizons of the suppliers of chassis components, transforming them from the actual manufacture of components to design high-technology modules, capable of integration various functions and high level of innovation. This line is intended, through the implementation of this innovation project, to develop suspension arms by applying hybrid technology and validate the concept. This technology is the use of steel plate and high strength plastic material together, so that the metallic material assumes the structural function of the set, while tasks performed plastic reinforcement. This is a very advanced technology and high technology, which has been previously used in the automotive sector, but never about safety components such as a suspension arm. This solution will get a suspension arm with high capacity of integration of functions with low weight, perfectly adapted to the current demands of the automotive sector 2010-01-01T00:00:00Z