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    Dinámica de cables OPGW : optimización y cuantificación de incertidumbre del amortiguamiento estructural
    (2024-12-13) Campos, Damián Federico; Piovan, Marcelo Tulio; Cortínez, Víctor Hugo
    El presente trabajo de tesis se centra en el desarrollo de modelos matemáticos y herramientas de análisis en aspectos de optimización y cuantificación de incertidumbre, útiles para el diseño, análisis dinámico y mantenimiento de líneas aéreas de transmisión eléctrica. Se hace especial énfasis en el amortiguamiento de vibraciones eólicas de cables de fibra óptica (OPGW), atendiendo a las características de las construcciones propias de nuestro país. Los estudios propuestos se caracterizan por una fuerte impronta de actividades específicas de laboratorio y mediciones de campo, para validar los modelos computacionales estocásticos propuestos. Se utilizó un enfoque probabilístico paramétrico para cuantificar la incertidumbre asociada al Método del Balance de Energía (EBM). Los parámetros abordados en el estudio se presentan como variables aleatorias a través del Principio de Máxima Entropía. Se realizaron simulaciones de Monte Carlo para contrastar las incertidumbres de entrada y salida, seguidas de un análisis de sensibilidad global para identificar los factores de mayor influencia, destacando el autoamortiguamiento y las propiedades del amortiguador como las principales fuentes de incertidumbre. Paralelamente, se elaboró un modelo de elementos finitos (MEF) calibrado mediante Inversión Bayesiana y modelos estocásticos de viento basados en procesos de Wiener. Por la complejidad computacional del modelo propuesto, se implementó un metamodelo tipo Kriging que disminuye el costo computacional, propagando las incertidumbres asociadas a la carga de viento para obtener distribuciones de variables de respuesta dinámica. Las mediciones de campo posibilitaron la validación de los resultados de la simulación. En última instancia, se aplicaron técnicas de Optimización del Diseño Basado en Confiabilidad (RBDO) para mejorar la eficiencia de los sistemas amortiguantes. La metodología propuesta permite identificar el posicionamiento óptimo de los amortiguadores Stockbridge para minimizar las amplitudes de vibración y mitigar los riesgos asociados con la fatiga.
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    Diseño de metaestructura piezoeléctrica curva : desarrollo del modelo numérico y estudio dinámico
    (Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca, 2021-04) Di Giorgio, Lucas Emanuel; Piovan, Marcelo Tulio; Vidal, Marta Cecilia
    Los grandes avances de la ciencia y tecnología de la última década han permitido en la actualidad concebir distintos tipos de materiales y estructuras que a finales del siglo XX pertenecían únicamente al campo de posibilidades hipotéticas. Estas nuevas técnicas de manufactura han logrado que se retomasen estudios estructurales teóricos muy importantes del pasado, los cuales fueron discontinuados en su momento por la imposibilidad de implementación práctica. Este es el caso de las estructuras periódicas, las cuales lograron evolucionar en un tipo de estructura inteligente mediante el uso de elementos resonantes en su constitución. Estas nuevas estructuras se conocen hoy como metaestructuras, y han revolucionado el campo de la mecánica y acústica por su capacidad de absorber determinadas vibraciones de manera selectiva. Asimismo, dichos avances en la manufactura permiten trabajar con cerámicas piezoeléctricas en distintas topologías capaces de recrear la dinámica de una estructura resonante mecánica pura, pero de pequeñas dimensiones. De lo anterior surge la posibilidad de diseñar una metaestructura de pequeñas dimensiones basada en resonadores piezoeléctricos, la cual pueda ser utilizada como un dispositivo de absorción de vibraciones mecánicas, o como sensor y/o actuador dentro de un sistema de control, entre las posibles aplicaciones prácticas. El propósito de este trabajo es el diseño de una nueva metaestructura electromecánica basada en piezoeléctricos y el desarrollo de un modelo computacional que permita el estudio de su comportamiento dinámico de manera precisa, considerando sus dimensiones reales y con un bajo costo computacional. El modelo debe contar con la capacidad de representar la curvatura de la estructura, de radio constante y en dos posibles planos geométricos (que contiene el caso de viga recta como caso particular). Este modelo además, debe permitir utilizar Materiales Graduados Funcionales como soporte de los piezoeléctricos, y lograr representar desplazamientos en las tres dimensiones espaciales. Una vez desarrollado el modelo, se realizan inicialmente distintos tipos de estudios dinámicos determinísticos con el fin de analizar las características que la estructura posee, y luego una serie de estudios estadísticos paramétricos que permitan evaluar la propagación de incertidumbre de los parámetros más importantes del modelo hacia la dinámica del mismo. Finalmente, como parte del diseño de esta metaestructura, se realiza un estudio de optimización paramétrica considerando la geometría de la misma.
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    The influence of mass on dynamic response of cracked Timoshenko beam with restrained end conditions: the truncated theory
    (MDPI - Publisher of Open Access Journals, 2025-02-07) De Rosa, María Anna; Ceraldi, Carla; Martín, Héctor Daniel; Onorato, Antonella; Piovan, Marcelo Tulio; Lippiello, María
    n this paper, the dynamic response of the Timoshenko cracked beam subjected to a mass is investigated. In turn, it is assumed that the beam has its ends restrained with both transverse and rotational elastic springs. Based on an alternative beam theory, truncated Timoshenko theory (TTT), the governing equations of motion of the cracked beam are derived and the influence of a mass on the behavior of free vibrations is investigated. The novelty of the proposed approach lies in the fact that the variational method used in the truncated theory simplifies the derivation of the equation of motion via the classical theory, and the perfect analogy between the two theories is shown. The objective of the present formulation lies in finding the equations of the truncated Timoshenko model with their corresponding boundary conditions and establishing their mathematical similarity with the geometric approach. It is shown that the differential equations with their corresponding boundary conditions, used to solve the dynamic problem of Timoshenko truncated beams through variational formulations, have the same form as those obtained through the direct method. Finally, some numerical examples are carried out to evaluate the influence of a mass and its position on the vibration performances of the cracked Timoshenko model. Additionally, the effects of the crack positions, the shear deformation and rotational inertia, and the yielding constraints on the natural frequencies are also discussed in some numerical examples.