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Item A Study on Mode Shapes of Beams with Internal Hinges and Intermediate Elastic Restraints(ASOCIACIÓN ARGENTINA DE MECÁNICA COMPUTACIONAL AMCA, 2012-11) Raffo, Javier Leandro; Grossi, RicardoDynamic analysis of structural elements becomes an important design procedure. Anadequate understanding of the free vibration is crucial to the design and performance evaluation of a mechanical system. This work deals with the problem of free vibrations of uniform beams with elastically restrained ends and with internal hinges and intermediate translational restraints. The main objective of this work is to obtain the minimum stiffness of a elastic restraint that raises a natural frequency of a beam with an internal hinge, to its upper limit. The minimum stiffness is determined by using the derivative of the function which gives the natural frequencies, with respect tothe support position. Additionally, the effects on natural frequencies of the presence of two internal hinges are analyzedItem A Study on the Effect of Two Internal Translational Elastic Restraints on the Mode Shape of Beams(ASOCIACIÓN ARGENTINA DE MECÁNICA COMPUTACIONAL AMCA, 2016-11) Raffo, Javier Leandro; Ovejero, FedericoThis work deals with the problem of free vibrations of uniform beams with elastically restrained ends and with two internal translational elastic restraints. The main objective of this work is to obtain the minimum stiffness of the internal elastic restraints that raises a natural frequency to itsupper limit. The minimum stiffness is determined by using the derivative of the function which gives the natural frequencies, with respect to the support position. The problem is solved with the close form solution. The effect of mode shape shift caused by changes in the rigidity parameter of theinternal translational elastic restraints is analyzed. Additionally, results of the frequency parameter and modal shape of beams with different end conditions are presented.Item A variational approach to vibrations of laminated composite plates with a line hinge(2019-02) Raffo, Javier Leandro; Quintana, María VirginiaA Ritz variational approach for the analysis of free vibration of plates with internal hinges distributed along a straight line is presented. The plate is modeled with the first order shear deformation theory and symmetric stacking sequences. The line with hinges is modeled by using subdomain decomposition of the plate coupled with penalty techniques, which causes an increment of the variational statement to assure the continuity conditions along the contact boundary of the plate's subdomains. In order to obtain an indication of the accuracy of the developed mathematical model and the proposed technique, some cases available in the literature have been considered. Original results are presented for solution of representative symmetric multilayered plates showing the effects of the line hinge parameters on the natural frequencies and mode shapes.Item Análisis de vibraciones libres de soportes cortos con masas y restricciones elásticas generales.(Asociación Argentina de Mecánica Computacional (AMCA)., 2022-11) Carnelutto, Maximiliano; Raffo, Javier LeandroEn la industria en general se encuentran diferentes tipos de soportes cortos para tuberías u otros equipos. Este tipo de soportes son comúnmente vistos en los sectores nucleares, navales, químicos, etc. En el trabajo se desarrolla un modelo de viga Timoshenko con masas puntuales y condiciones elásticas generales para modelar diferentes comportamientos del soporte, incluso la presencia de una fisura. Se analizan las vibraciones libres luego de obtener las ecuaciones diferenciales y condiciones de contorno y se obtienen resultados numéricos a partir de la solución exacta.Item Boundary and Eigenvalue Problems for Anisotropic Plates with Several Internal Line Hinges(ASOCIACIÓN ARGENTINA DE MECÁNICA COMPUTACIONAL AMCA, 2012-11) Raffo, Javier Leandro; Grossi, RicardoThe present paper deals with the free transverse vibration of a tapered anisotropic plate with several arbitrarily located internal line hinges and non-smooth boundary, elastically restrained against rotation and translation. The equations of motion and its associated boundary and transition conditions are rigorously derived using Hamilton’s principle. The governing eigen value problem is solved employing a combination of the Ritz method and the Lagrange multipliers method. The deflections of the plate and the Lagrange multipliers are approximated by polynomials as coordinate functions. The developed algorithm allows obtaining approximate solutions for plates with different geometries and boundary conditions, including edges and line hinges elastically restrained. In order to obtain an indication of the accuracy of the developed mathematical model, some cases available in the literature are considered. New results are presented for different boundary conditions and restraint conditions in the internal line hinges.Item Detección de fisuras en vigas vibrantes utilizando masas puntuales.(Asociación Argentina de Mecánica Computacional (AMCA)., 2023-11) Carnelutto, Maximiliano; Raffo, Javier Leandro; Ferrari, Juan, A.Se muestra la influencia de la presencia de masas puntuales para mejorar la detección de fisuras en vigas que vibran. Se presenta un modelo de vigas con masas puntuales y condiciones elásticas generales para modelar diferentes posiciones y profundidades de fisuras. Se analizan las vibraciones libres luego de obtener las ecuaciones diferenciales y condiciones de contorno de manera natural. Se utiliza el método de Ritz para obtener resultados numéricos y se analiza el efecto que causa la presencia de la masa puntual y como beneficia la detección de fisuras.Item Determinación de deformaciones, tensiones y desplazamientos en la enseñanza de resistencia de materiales.(2016-10) Raffo, Javier Leandro; Carrizo, MarcosEn la mayoría de las carreras de ingeniería, una de las primeras etapas donde confluyen conocimientos del área de la física, matemática y materiales consiste en el estudio del comportamiento macroscópico de los materiales frente a cargas externas. Esta situación requiere que el alumno, además de la habilidad de combinar conocimientos previos, debiera adquirir una llamada “intuición” o “criterio” no explícito. Muchos de estos “criterios” están asociados a prácticas, que no siempre se realizan en cursos regulares. A raíz de la experiencia en el dictado de la materia de grado Estabilidad I y II de la carrera de Ingeniería Mecánica de la Facultad Regional Delta de la Universidad Tecnológica Nacional es que evidenciamos la necesidad de contar con prácticas de laboratorio de los temas tratados en clase. En el presente trabajo se desarrollaron prácticas que dotan a los estudiantes de medios para experimentar y aplicar la teoría. Por lo tanto, se intenta mejorar el entendimiento de los conceptos teóricos y así se busca que ganen confianza para enfrentar situaciones complejas. Por otra parte se busca aumentar su motivación y compromiso con la asignatura e incentivarlos a participar de los grupos de investigación para que generen experiencia durante el cursado de su carrera. Las prácticas desarrolladas consisten en realizar cálculos analíticos complementados con modelos numéricos por el método de los elementos finitos y mediciones experimentales de deformaciones, tensiones y desplazamientos en una viga y un pórtico de dos tramos. De esta manera, los estudiantes refuerzan los conceptos estudiados en las clases teóricas y prácticas; como ser el cálculo de los esfuerzos internos, tensiones normales a la sección, energía de deformación y desplazamientos de apoyos elásticos que pueden variar su constante elástica.Item Dimensionamiento de sistemas de cañerías por criterio de optimización técnico-económico(CAIM, 2018) Raffo, Javier Leandro; Ovejero, FedericoEl dimensionamiento hidráulico de cañerías aun en la actualidad depende en gran medida de la experiencia. Existen rangos de velocidad de flujo recomendados para cada aplicación y fórmulas de dimensionamiento basadas en las ecuaciones de Swamee-Jain y Colebrook-White, las cuales requieren establecer una pérdida de carga objetivo como parámetro que, a falta de un criterio mejor, también dependería de la experiencia. Por otro lado, el dimensionamiento técnico económico permite determinar un diámetro óptimo sopesando los costos operativos y de la instalación, prescindiendo de arbitrariedades y relegando los lineamientos más generales a una instancia posterior de verificación. Y siendo los costos un factor determinante en cualquier proyecto de ingeniería, resulta válido adoptarlo como criterio para elegir una solución dentro del rango de las técnicamente posibles. Tanto la bibliografía especializada como numerosos artículos dan cuenta de esto y ofrecen distintas técnicas para su implementación. Sin embargo, el estado del arte actual presenta algunas oportunidades de mejora cuyo abordaje aumentaría la eficacia del método y por ende su popularidad. Simplificaciones tales como asumir la independencia del coeficiente de Darcy del número de Reynolds o minimizar el costo como función de la pérdida de carga unitaria, ya no son necesarias teniendo en cuenta las herramientas computacionales disponibles. Asimismo, muchos de los ábacos y ecuaciones de dimensionamiento existentes, aunque prácticos, son aplicables a casos limitados y pueden quedar desactualizados. En el presente trabajo se desarrolla una metodología de dimensionamiento técnico-económico basada en la construcción de la función costo con el diámetro como variable independiente y su ulterior minimización, considerando todos los aspectos técnicos, económicos y financieros relevantes. Dicho modelo se implementa en un código de Octave/Matlab para permitir su aplicación sencilla y escalable, manteniendo su rigurosidad y procurando que su uso sea económico, tanto en el aspecto computacional como en el costo de horas-hombre.Item Dinámica de una Viga con Rótula Elástica Intermedia, Carga Axial y Carga Transversal Oscilante(CIMEC, 2017) Raffo, Javier LeandroEl análisis dinámico de vigas es un campo ampliamente estudiado por infinidad de investigadores por ejemplo cuando existen cargas transversales oscilantes sobre una viga y por otra parte ha sido también ampliamente tratado el caso de vibraciones libres de vigas cuando existe la acción de una carga axial. En este trabajo se trata el problema de vibraciones de vigas uniformes con extremos elásticamente restringidos sometidas a cargas axiales y cargas transversales que varían su intensidad armónicamente. Se presenta la ecuación diferencial y el problema de contorno obtenidos mediante el uso del cálculo de variaciones aplicado al caso de una viga Euler-Bernoulli con restricciones elásticas. La solución del problema se obtiene en forma exacta mediante el método de variación de parámetros. Se presentan resultados de vibraciones forzadas de la viga cuando se encuentra solicitada con una carga transversal variable en el tiempo y a su vez se encuentra solicitada con una carga axial. Se incluyen resultados de la viga analizando el efecto de la combinación de ambas cargas descritas.Item Diseño de un excitador electro-dinámico de bajo costo(2021-04-03) Carrizo, Marcos; Carcache, Pablo; Raffo, Javier LeandroLos excitadores electrodinámicos, también conocidos como "shakers", son instrumentos fundamentales para realizar ensayos de vibraciones mecánicas. Sus numerosas aplicaciones los convierten en equipos de sumo interés en el campo de las ingenierías mecánica, aeronáutica y aeroespacial. Si bien existen equipos comerciales desde hace años, estos son de un alto valor económico. El objetivo de este trabajo es diseñar un excitador electro-dinámico de bajo costo, capaz de inducir vibraciones forzadas en estructuras para la realización de ensayos en laboratorio. A partir de las leyes fundamentales del electromagnetismo se dedujeron ecuaciones de dimensionamiento, se realizó un análisis cualitativo de dichas ecuaciones para obtener consideraciones de diseño y se las utilizó para definir los parámetros constructivos. Se seleccionaron los materiales de los componentes, se realizó el modelado tridimensional utilizando software CAD y se verificó mediante análisis por elementos finitos. Se presenta el diseño de un prototipo de excitador electrodinámico de baja potencia y bajo costo. El equipo dispone de una fuerza máxima de 85 N, desplazamiento máximo de 5 mm y puede operar en un rango de frecuencias entre 7 Hz y 2.1kHz.Item Diseño y construcción de un banco de ensayos para mejorar la enseñanza de las materias estabilidad I y II de la carrera de ingeniería mecánica de la Facultad Regional Delta -UTN(2016-10) Raffo, Javier Leandro; Carrizo, MarcosEs bien conocido en el ámbito académico que para fortalecer el interés de los alumnos en los temas desarrollados en el aula es fundamental su participación en la realización de prácticas en los laboratorios de la facultad. En el caso del Grupo de Mecánica Computacional y Experimental (GMCyE) de la Facultad Regional Delta de la Universidad Tecnológica Nacional, contamos con experiencia en el diseño de diferentes equipos y sistemas que fueron desarrollados por la coordinación de profesionales de distintas disciplinas. Sumado al entusiasmo de los alumnos y docentes que participan dentro del grupo es que surge la idea del desarrollo del mencionado banco de ensayos. Por otra parte, desde la docencia de las materias de grado Estabilidad I y II se promueve la participación de los alumnos en la observación y resolución de problemas cotidianos de ingeniería estructural, lo que evidencia la necesidad de contar con equipamientos para realizar mediciones de los fenómenos físicos involucrados y de esta manera motivar al alumno con aplicaciones directas de los temas tratados en clase. El objetivo del presente trabajo es diseñar y construir un banco de ensayos para mejorar la enseñanza de la resistencia de los materiales, mejorar el estudio de modelos computacionales, generar un espacio de desarrollo experimental de alta precisión y como consecuencia fortalecer las investigaciones y recursos humanos de la facultad. Se presenta el diseño de un banco de ensayos capaz de aplicar cargas en diferentes direcciones a diferentes componentes estructurales. Se realizaron cálculos analíticos y modelos computacionales numéricos para el dimensionamiento del mismo. Finalmente, se presentan mediciones realizadas en laboratorio para caracterizar el mismo.Item Diseño y construcción de un sistema electromagnético para inducir vibraciones forzadas(CAIM, 2018) Carrizo, Marcos; Raffo, Javier LeandroExisten diversos sistemas mecánicos, hidráulicos y electromagnéticos para inducir vibraciones forzadas. Su aplicación en procesos productivos industriales, productos manufacturados y ensayos de laboratorio; entre otras, es numerosa. El objetivo del presente trabajo es interpretar los fenómenos físicos que intervienen en el funcionamiento de un excitador electromagnético para inducir vibraciones mecánicas en componentes estructurales para pruebas de laboratorio. Diseñar, construir y ensayar un prototipo. A partir de las leyes fundamentales del electromagnetismo se obtuvieron ecuaciones que permiten realizar análisis cualitativos y cuantitativos a fin de optimizar su diseño. Dichas ecuaciones fueron comparadas con mediciones y ensayos de laboratorio, obteniendo una buena correlación. El prototipo propuesto presenta como ventajas bajo costo y no requerir contacto físico con la estructura ensayada.Item Eigenfrequencies of generally restrained Timoshenko beams with an internal hinge(ASOCIACIÓN ARGENTINA DE MECÁNICA COMPUTACIONAL AMCA, 2010-11) Raffo, Javier Leandro; Grossi, Ricardo; Quintana, VirginiaThis paper deals with the free transverse vibration of a Timoshenko beam with endselastically restrained against rotation and translation, and an arbitrarily located internal hingeincluding intermediate elastic constraints. A combination of the Ritz method and the Lagrangemultiplier method is used to determine free vibrations characteristics of the mentioned beam. Trial functions denoting the transverse deflections and the normal rotations of the cross section of the beamare expressed in polynomial forms. In order to obtain an indication of the accuracy of the developed mathematical model, some casesavailable in the literature have been considered. New results are presented for different end conditionsand restraint conditions in the intermediate elastic constraints. Also a comparison with a crack modelis included.Item Estudio de detección de fisuras en vigas con un apoyo intermedio(ASOCIACIÓN ARGENTINA DE MECÁNICA COMPUTACIONAL AMCA, 2016-11) Raffo, Javier Leandro; Carrizo, MarcosEn este trabajo se analiza un método analítico-estadístico acoplado de detección de fisuras en vigas Euler y el efecto que causa el agregado de un apoyo simple intermedio para optimizar el algoritmo de detección ante perturbaciones sobre los valores de entrada correspondientes a los primeros valores del coeficiente de frecuencias. Se utiliza un modelo de fisura abierta representado con una rótula elástica el cual en función de las propiedades de la fisura varía su rigidez a la flexión.El método de detección de fisura propuesto consiste en resolver el problema inverso de vibraciones acoplado a un algoritmo estadístico. Esto significa que, a partir de valores de frecuencias naturales obtenidas con el método analítico directo, se obtiene la posición de la fisura. El método propuesto tiene el objetivo de sistematizar el mecanismo de detección.Item Estudio de la efectividad de un método analítico de detección de fisuras basado en mediciones de frecuencia.(ASOCIACIÓN ARGENTINA DE MECÁNICA COMPUTACIONAL AMCA, 2019-11) Raffo, Javier Leandro; Carrizo, MarcosEn este trabajo se presenta un método de detección de fisuras en vigas Euler Bernoulli que consiste en resolver el problema inverso de vibraciones naturales. Se considera una fisura superficia labierta que es modelada con una rótula elástica. Se realiza un análisis de la incertidumbre en la determinación del coeficiente de frecuencias para una cadena de medición con acelerómetros. El método analítico consiste en la solución exacta del problema de contorno de una viga con fisura. Se realiza un análisis de la incertidumbre y propagación de error aplicada a establecer el coeficiente de frecuencias con mediciones. Se presentan nuevos resultados que cuantifican el error asociado a la determinación de la posición y profundidad de la fisura. Se determina la capacidad teórica para la obtención de las propiedades de la fisura del método propuesto.Item Estudio de vibraciones en componentes estructurales con presencia de fisuras(AJEA, 2020-10-05) Carrizo, Marcos; Raffo, Javier Leandro; Grossi, RicardoLos componentes mecánicos y estructurales, a causa de la presencia de fisuras, son susceptibles de presentar fallas en servicio; ocasionando daños catastróficos e irreversibles. Este trabajo, se centra en el estudio de un método analítico de identificación de fisura basado en medición de frecuencias naturales de vibración. Se obtuvo, mediante la aplicación del cálculo de variaciones, la solución exacta del problema de vibraciones de vigas Euler Bernoulli de sección constante y material isótropo y homogéneo. Se desarrolló un método analítico de detección de fisuras en vigas. El mismo consiste en resolver el problema inverso de obtener la posición y profundidad de la fisura, a partir de conocer los 3 primeros valores del coeficiente adimensionales de frecuencias. Se realizó un análisis de sensibilidad del método para la condición articulado-articulado, considerando una incertidumbre máxima en la medición de la frecuencia del 2%. Los resultados presentados permiten determinar la capacidad de detección del método,para esa incertidumbre, para cualquier ubicación y profundidad.Item Estudio sobre formas modales en vigas con restricciones elásticas intermedias.(ASOCIACIÓN ARGENTINA DE MECÁNICA COMPUTACIONAL AMCA, 2011-11) Raffo, Javier Leandro; Grossi, RicardoEl análisis dinámico de elementos estructurales es un importante procedimiento de diseño. Un entendimiento adecuado de las vibraciones libres es crucial para el diseño y la evaluación del comportamiento de un sistema mecánico. En este trabajo se trata el problema de vibraciones libres de vigas uniformes con extremos elásticamente restringidos y con una restricción elástica intermedia. El modelo matemático utilizado fue obtenido mediante el uso del cálculo de variaciones aplicado al caso de una viga Bernoulli elásticamente restringida. El objetivo principal de este trabajo es demostrar la existencia de cambios en las formas modales para ciertos valores y ubicación de la restricción elástica intermedia. Se demuestra la existencia de una situación curiosa en los valores de frecuencia y las formas modales. También se investigan los efectos de la variación de las restricciones elásticas en los extremos de la viga y en el punto intermedio.Item Método analítico de detección de fisuras en vigas vibrantes(2015) Raffo, Javier Leandro; Carrizo, MarcosEl desarrollo de métodos de detección de fisura es de un gran interés en ingeniería. En particular, el estudio del problema inverso de detección de fisuras en vigas a partir de valores de frecuencias naturales de vibración obtenidas experimentalmente en análisis dinámicos. En este trabajo se presenta un análisis de sensibilidad de un método analítico de detección de fisura en una viga Euler-Bernoulli a partir de valores de frecuencias naturales obtenidas previamente. También se realizan propuestas de mejoras del método de detección. Por otra parte, se realizan análisis de detección de fisura en vigas a partir de valores de frecuencias naturales obtenidas previamente con: un método analítico, mediciones experimentales con acelerómetros y con el programa Abaqus de elementos finitos. El modelo analítico propuesto se desarrolla obteniendo el problema de contorno y transición a partir de realizar el cálculo de variaciones al funcional energético de la viga en estudio para finalmente obtener la ecuación de frecuencias que es resuelta en forma exacta. Las mediciones experimentales se realizan con acelerómetros y equipamiento adecuado para obtener la respuesta en frecuencia de las vibraciones libres de la viga analizada con técnicas de análisis de vibraciones mecánicas. Por otra parte, se realizan modelos de elementos finitos con el programa Abaqus y se obtienen los valores numéricos de las frecuencias naturales. Se presentan resultados de análisis de sensibilidad de la metodología analítica propuesta para detectar una fisura, a partir de valores previos de frecuencias naturales obtenidos con la solución exacta. Se presentan valores obtenidos con el método inverso a partir de valores de frecuencias naturales determinadas experimentalmente, con el programa Abaqus y obtenidos en forma exacta.Item Natural vibrations of anisotropic plates with an internal curve with hinges(2017-11) Quintana, María Virginia; Raffo, Javier LeandroThe objective of this paper is to propose a general algorithm to obtain approximate analytical solutions for the study of the free vibrations of a rectangular anisotropic thin plate with an internal curved line hinge and general restraints. In this system, there exists an intermediate condition that requires the continuity of the transverse displacements. It is well known that the difficulty in choosing admissible functions has been the most significant drawback of the Ritz method. To relax the admissibility requirement the Ritz method, with polynomials as coordinate functions, in conjunction with the Penalty Function method is proposed. This study is focus on different problems related the curved hinge and a natural parametrization is used to treat the mentioned curves. The accuracy of the formulation is ensured by comparing some numerical examples with those available in the literature. Cases not previously treated are particularly analyzed. Frequencies parameters and several sets of vibration mode shapes are included, to provide a better understanding of the dynamical behavior of these plates.Item Numerical model of UOE steel pipes: Forming processand structural behavior(ASOCIACIÓN ARGENTINA DE MECÁNICA COMPUTACIONAL AMCA, 2007) Raffo, Javier Leandro; Toscano, Rita; Mantovano, Luciano; Dvorkin, EduardoDeepwater pipelines are designed to withstand, without collapsing, the external pressureand bending imposed on them, either by the laying process or by the topology of the sea bottom. In previous publications CINI researchers have developed finite element models to predict collapse loadsand collapse propagation loads. Large diameter pipes for onshore and offshore applications are manufactured using the UOE process.The manufacturing process consists in the cold forming of heavy plates followed by welding and thenby an expansion. First the plate is pressed along its edges, formed into a U-shape and then pressedinto an O-shape between two semicircular dies. Afterwards the pipe is welded by SAW process andfinally is expanded. In this paper we develop a 2D finite element model to simulate the UOE process and the structuralbehavior of the formed pipes in external pressure collapse tests. Using the developed model we cananalyze the effects of the process parameters in each forming step on the final geometry and structuralproperties of the pipe