Abstract:This study aims to develop a final design for the Northwest Slope of the Cuajone Mine (Peru) by calculating the factor of safety (FS) using finite element methods, proposing that this method enables a more accurate assessment of slope stability. The methodology included geological and geotechnical characterization of the slope through field mapping, sample analysis, and laboratory testing. A three-dimensional model was created using Phase2 software to simulate the interaction between slope geometry and operational conditions, conducting a stability analysis under different loads and disturbances. The results indicate that the finite element method detailedly evaluated the safety factor and the inter-ramp angle (IRA). In the southern zone (section A-A'), it was determined that an IRA of 43° generates an FS of 1.1. In the northern zone (section B-B'), an IRA of 38° is recommended to achieve an FS of 1.57. These findings are essential for ensuring operational safety and efficiency at the mine, as an inadequate slope design could compromise infrastructure integrity and worker safety. Advanced methods, such as finite element analysis and considering factors like IRA and disturbance factors, allow for a precise slope stability assessment and effective stabilization measures to manage risks and develop specific reinforcement solutions according to the slope's geotechnical configuration.

Resumen: El objetivo de este estudio es desarrollar un diseño final para el Talud Noroeste de la Mina Cuajone (Perú) utilizando el cálculo del factor de seguridad (FS) mediante métodos de elementos finitos, planteando que este método permite una evaluación más precisa de la estabilidad del talud. La metodología incluyo la caracterización geológica y geotécnica del talud mediante mapeo de campo, análisis de muestras y pruebas de laboratorio. Se creo un modelo tridimensional usando el software Phase2 para simular la interacción entre la geometría del talud y las condiciones operativas, realizando un análisis de estabilidad bajo diferentes cargas y perturbaciones. Los resultados indican que el método de elementos finitos proporciono una evaluación detallada del factor de seguridad y del ángulo interrampa (IRA). En la zona sur (sección A-A'), se determina que un IRA de 43° genera un FS de 1.1. En la zona norte (sección B-B'), se recomienda un IRA de 38° para lograr un FS de 1.57. Los hallazgos son fundamentales para garantizar la seguridad y eficiencia operativa en la mina, ya que un diseño de talud inadecuado podría comprometer la integridad de la infraestructura y la seguridad de los trabajadores. La aplicación de métodos avanzados como el análisis de elementos finitos y la consideración de factores como el IRA y el factor de perturbación permite una evaluación precisa de la estabilidad del talud y la implementación de medidas de estabilización efectivas para gestionar los riesgos y desarrollar soluciones de refuerzo específicas según la configuración geotécnica del talud.

Abstract: In this investigation, a folding table was proposed to optimize space utilization in a workshop. Utilizing computer-aided design (CAD) software, we performed 3D modeling for each structural element and conducted a static table analysis under an established distributed load. Fixed supports were strategically placed at the contact area with the floor. Through computational simulation using the finite element method, a mesh consisting of 390 558 elements and 497 625 nodes was generated with an excellent mesh quality, characterized by a skewness of 0.2234. The analysis revealed a stress of 209.36 MPa, resulting in a safety factor of 1.84 when utilizing ASTM A36 structural steel as the material. To further validate the design, constraints, and displacements were configured, and a kinematic simulation was conducted to showcase the table's range of motion. This comprehensive study confirms the feasibility of the proposed folding table prototype.

Resumen: En esta investigación, se propuso el diseño de una mesa plegable para el aprovechamiento de espacio en un taller. Se utilizó un software CAD para el modelado 3D de cada elemento estructural y el desarrollo del análisis estático de la mesa sometida a una carga distribuida establecida, al colocar como apoyos fijos al área de contacto entre el suelo. Mediante la resolución del método de elementos finitos por simulación computacional, se generó un mallado con 390 558 elementos y 497 625 nodos, con una calidad de malla excelente al alcanzar un skewness de 0.2234, donde se obtuvo un esfuerzo de 209.36 MPa, consiguiendo un factor de seguridad de 1.84 al utilizar acero ASTM A36 como material. El estudio se complementó realizando la configuración de restricciones y desplazamientos para presentar una simulación cinemática del rango de movimiento de la mesa, de esta manera, se validó el diseño del prototipo de mesa plegable propuesto.

Resumo Este trabalho foca-se na simulação do comportamento de pavimentos utilizando o Método de Elementos Finitos (MEF) com o objetivo de prever o aparecimento das fissuras durante sua vida útil. O método desenvolvido pode ajudar no planejamento da manutenção no sentido de proporcionar segurança e conforto aos usuários. São considerados os efeitos das cargas de tráfego e das variações de temperatura. Ferramentas de inteligência artificial (IA) são adotadas para reduzir o tempo necessário para a interpretação dos resultados das simulações para o desenvolvimento de um sistema eficiente de gestão de pavimentos. O sistema de gerenciamento de pavimentos rígidos desenvolvido utiliza a técnica de Redes Neurais Artificiais (RNA) para a previsão da resposta do pavimento ao acumulo de fadiga e do comportamento do pavimento modelado com alto grau de precisão. As redes apresentaram erros quadrados de 4.5% e 3.6% para gradientes de temperatura positivos e negativos e correlação de dados de 95% e 97%, respectivamente. O índice de tensão SR obtido pelo modelo desenvolvido em ABAQUS é 0.614 e o valor fornecido pelo sistema de gerenciamento de pavimentos é 0.648. A metodologia desenvolvida foi aplicada a um trecho da rodovia BR-101/NE, entre os estados da Paraíba PR e Pernambuco PE, no Brasil. Comparando os resultados com os limites previstos pelo Programa Cooperativo Nacional de Pesquisa Rodoviária (NCHRP) para o tráfego do trecho de estudo, este pavimento necessitaria de manutenção semestral. Os valores máximos de tensão de tração por flexão foram obtidos combinando o gradiente positivo de temperatura com a carga do eixo de tráfego na borda durante os meses de verão (dezembro a março) devido aos maiores valores de gradiente térmico.

Abstract This work is concerned with the simulation of pavement behavior using the Finite Element Method (FEM) with the goal of predicting the appearance of cracks during its useful life. The developed method can help maintenance planning towards providing users with safety and comfort. The effects of both traffic loads and temperature variations are considered. Artificial Intelligence (AI) tools are adopted to reduce the time necessary for the interpretation of simulation results for the development of an efficient pavement management system. The developed rigid pavement management system uses the Artificial Neural Networks (ANN) technique for the prediction of both pavement response to fatigue accumulation and the behavior of the modeled pavement with a high degree of precision. The networks showed 4.5% and 3.6% square errors for positive and negative temperature gradients and 95% and 97% data correlation, respectively. The SR stress ratio obtained by the developed ABAQUS model is 0.614 and the value provided by the pavement management system is 0.648. The developed methodology was applied to a section of highway BR-101/NE, between the states of Paraiba PR and Pernambuco PE, in Brazil. Comparing the results with the limits provided by National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) for traffic in the study, this pavement would require maintenance every six months. The maximum values of tensile stress due to bending were obtained by combining the positive temperature gradient with the traffic axis load at the edge during the summer months (December to March) due to the higher thermal gradient values.

Abstract Aircraft operators often modify aircraft configurations, install new equipment, and alter airframes to accommodate this equipment, leading to operations in flight envelopes different from original design profile. These modifications necessitate airframe structural assessments, which typically require comprehensive aircraft design data, often unavailable to operators. This study aims to develop and validate a practical method for finite element analysis (FEA) of aircraft structures in the absence of this detailed design data. Focusing on a case study involving structural analysis of an aircraft wing, this study presents assumptions and idealizations used to develop 2.5D finite element (FE) model of the wing. Fidelity of this model is established by comparing FE analysis results with experimental data. Key validation metrics include reaction forces, load distribution at wing-fuselage attachments, and deformation at reference points on the wing under design load. Comparison between FE analysis and experimental results is carried out to substantiates accuracy of these geometric simplifications and idealizations of load-carrying behaviour of structural members. Therefore, practicality of these idealizations in absence of design data is demonstrated. This study offers a novel approach for structural assessments of aircraft without relying on proprietary design data. The validated method enhances capability of aircraft operators to perform effective structural analyses, thereby extending service life of aircraft with continued airworthiness

Resumen Los operadores de aeronaves a menudo modifican las configuraciones de las aeronaves, instalan nuevos equipos y modifican las estructuras de los aviones para acomodar estos equipos, lo que lleva a operaciones en envolventes de vuelo diferentes al perfil de diseño original. Estas modificaciones requieren evaluaciones estructurales de la estructura del avión, que normalmente requieren datos completos de diseño de la aeronave, que a menudo no están disponibles para los operadores. Este estudio tiene como objetivo desarrollar y validar un método práctico para el análisis de elementos finitos (FEA) de estructuras de aeronaves en ausencia de estos datos de diseño detallados. Centrándose en un estudio de caso que involucra el análisis estructural del ala de un avión, este estudio presenta suposiciones e idealizaciones utilizadas para desarrollar un modelo de elementos finitos (FE) 2.5D del ala. La fidelidad de este modelo se establece comparando los resultados del análisis FE con datos experimentales. Las métricas clave de validación incluyen fuerzas de reacción, distribución de carga en las uniones ala-fuselaje y deformación en puntos de referencia en el ala bajo carga de diseño. Se lleva a cabo una comparación entre el análisis EF y los resultados experimentales para corroborar la precisión de estas simplificaciones geométricas e idealizaciones del comportamiento de carga de los miembros estructurales. Por lo tanto, se demuestra la practicidad de estas idealizaciones en ausencia de datos de diseño. Este estudio ofrece un enfoque novedoso para evaluaciones estructurales de aeronaves sin depender de datos de diseño patentados. El método validado mejora la capacidad de los operadores de aeronaves para realizar análisis estructurales efectivos, extendiendo así la vida útil de las aeronaves con aeronavegabilidad continua.

Resumo Amadeira lamelada colada cruzada (MLCC) é um produto empregado na forma de painéis que apresenta como desafio a consideração conjunta da disposição ortogonal de lamelas com o comportamento ortotrópico da madeira. Para avaliar o comportamento mecânico de painéis de MLCC, em flexão simples, é possível recorrer a teorias de placas, métodos numéricos e simplificados. Dentro desse contexto, este trabalho se propôs a analisar as tensões, normais e de cisalhamento, bem como os deslocamentos verticais em um dado painel de MLCC por meio de três teorias de placas, três métodos simplificados, método dos elementos finitos e um método analítico proposto. Para o estudo, foi considerado um painel de MLCC com cinco camadas de 20 mm de espessura, inicialmente quadrado com lados de 3 m, sendo, posteriormente, realizadas análises paramétricas da razão entre as dimensões em planta. Com as análises estruturais, foi possível a obtenção das tensões, bem como os deslocamentos verticais do referido painel. As análises paramétricas realizadas permitiram averiguar a sensibilidade do painel de MLCC proposto, em termos de tensões e deslocamentos verticais, frente às variações da razão entre as dimensões em planta do painel.

Abstract Cross-laminated timber (CLT) is a product used in the form of panels that presents as a challenge the simultaneous consideration of the orthogonal arrangement of lamellae with the orthotropic behaviour of wood. In order to evaluate the mechanical behaviour of CLT panels in bending, it is possible to resort to plate theories, numerical and simplified methods. Within this context, this paper proposed to analyse the normal and shear stresses, as well the vertical displacements in a given CLT panel through three plate theories, three simplified methods, Finite Element Method and a proposed analytical method. For the study, a five-layered CLT panel with lamellae thickness of 20 mm, at first, with sides of 3 m. Afterward, parametric variations of the ratio between spans were also stipulated. The structural analysis permitted to obtain the stresses and the vertical displacements for the aforementioned panel. The parametric variations carried out made it possible to verify the sensitivity of the proposed panel in terms of stresses and vertical displacements against variations in the ratio between the panel’s plan dimensions.

Resumo Pilares são elementos estruturais de grande importância numa edificação e que durante sua vida útil podem ser submetidos a um processo de reforço para aumento da sua capacidade. O reforço com Polímeros Reforçados com Fibras (PRF) é atraente pela facilidade de aplicação e não modificação da seção. O material vem sendo utilizado em pilares pelo efeito de confinamento. Entretanto, em pilares com seções não circulares, o efeito do confinamento não é eficiente como em circulares. Em geometrias de seções não circulares, parte do concreto não fica devidamente confinado. A pesquisa busca estudar o comportamento do reforço de pilares de concreto retangulares pelo confinamento com manta de fibras de carbono. O objetivo é avaliar o desempenho e a eficiência do reforço em pilares retangulares não armados, com altura de 800 mm e relação entre os lados igual a 2. Foram ensaiados dois grupos de pilares, um sem reforço e outro reforçado. Foram idealizados modelos numéricos com o Método dos Elementos Finitos utilizando-se o Abaqus. O modelo numérico permitiu analisar a distribuição das tensões nos pilares. Os resultados experimentais de força máxima foram comparados com previsões analíticas. Os resultados obtidos indicam eficiência do reforço por meio de melhoria na ductilidade e aumento da capacidade de carga em 30%.

Abstract Columns are important structural elements in a building and can be reinforced to increase their capacity. Reinforcement by bonding Fiber Reinforced Polymers (FRP) is attractive because it is easy to apply and does not modify the section. This material has been used in columns for its confinement effect. However, the confinement of columns in non-circular sections is not as efficient as in circular ones. Non-circular geometries behave differently because part of the concrete is not confined. This research aims to study the behavior of rectangular concrete columns reinforced with carbon fiber mats. The aim is to evaluate the performance of rectangular columns with a section side ratio of 2 and to determine the efficiency of the reinforcement. Two groups of columns were tested, one without reinforcement and the other reinforced with a layer of mat. Numerical models were designed with the Finite Element Method (FEM) using Abaqus. The numerical model made it possible to analyze the distribution of stresses in the pillars. Experimental results of maximum force were compared with analytical predictions. The results obtained indicate the efficiency of the reinforcement by improving ductility and increasing load capacity by 30%.

Resumo As vigas de madeira lamelada colada (MLC) fabricadas com barras de aço coladas podem alcançar melhorias no seu desempenho mecânico e os efeitos da disposição das barras de aço na seção transversal são de interesse tecnológico. Esta pesquisa objetivou a avaliação do comportamento mecânico de vigas com reforços simétricos (zonas de compressão e de tração) e vigas com reforços assimétricos (zona de compressão), sob condições de carregamento impostas ao estado limite de serviço. Portanto, vigas de MLC com taxas de reforço variando de 0,5% a 4% foram simuladas pelo método dos elementos finitos. Em relação às vigas sem reforços, as flechas das vigas reforçadas assimetricamente resultaram até 31,5% menores e, as vigas com reforços simétricos foram mais eficientes, cuja redução das flechas foi de até 45%. Comparativamente ao arranjo simétrico das barras, a distribuição assimétrica proporcionou uma redução de até 10,5% na tensão normal da zona de compressão da MLC. A armadura disposta de forma assimétrica contribuiu efetivamente para o aumento da rigidez da viga e foi mais eficiente na redução das tensões normais na zona compressiva, evitando com isso o escoamento inicial da madeira.

Abstract Glued laminated timber (glulam) beams manufactured with glued steel bars can achieve improvements in their mechanical performance and the effects of the arrangement of steel bars in the cross-section are of technological interest. This study aimed to evaluate the mechanical behavior of beams with symmetric reinforcements (compression and tension zones) and beams with asymmetric reinforcements (compression zone), under loading imposed at the serviceability limit state. To achieve this goal, glulam beams with reinforcement ratios ranging from 0.5% to 4% were simulated using the finite element method. When compared to the nonreinforced beams it was found for the deflections that the asymmetric reinforcements provided reductions of up to 31.5% and the cases with symmetric reinforcements were more efficient, with deflection reductions of up to 45%. In comparison to the symmetric arrangement of the bars, the asymmetric distribution provided a reduction of up to 10.5% in the normal stress of the glulam beam compression zone. The asymmetrically arranged reinforcement effectively contributed to increasing the stiffness of the beam and was more efficient in reducing normal stresses in the compressive zone, thus preventing the initial yielding of the wood.

Landslides represent one of the most frequent and destructive natural hazards in recent years. In highly seismic countries, the occurrence of large earthquakes is a significant triggering factor in the generation of these landslides. Therefore, it is of interest to various disciplines within civil engineering to study these phenomena through empirical analysis, analytical methods, and numerical modelling, aiming to provide a more accurate representation of these complex phenomena. For this purpose, a computational modelling approach is developed to describe the dynamics of a landslide or rockslide induced by seismic loading, using the Material Point Method (MPM). Presently, the utilization of MPM holds considerable significance because it is a numerical method engineered to simulate large deformations. This stands in contrast to conventional methods like the Finite Element Method (FEM), which struggles to precisely deal with this type of problems due to the generation of errors related to mesh distortion. In this study, it is performed a modelling process involving a real and documented scenario—a massive landslide occurrence in the vicinity of Daguangbao, China, triggered by the 2008 Wenchuan Earthquake. The obtained results successfully capture the landslide dynamics in terms of velocities, deformations, and travel distances in accordance with existing reports and other research endeavours. The maximum attained velocities of the landslide are approximately 100 km/h, affirming the catastrophic nature of this event.

Los deslizamientos de tierra representan uno de los riesgos naturales más frecuentes y destructivos en los últimos años. En países altamente sísmicos, la ocurrencia de sismos de gran magnitud es un relevante factor desencadenante en la generación de estos deslizamientos. Bajo este contexto, es de interés para diversas disciplinas de la ingeniería civil, el estudio de estos fenómenos mediante análisis empíricos, métodos analíticos y modelación numérica, que permitan reproducir o predecir estos complejos problemas. Para avanzar en el entendimiento de este tipo de deslizamientos, en este trabajo, se desarrolla una modelación computacional que permita describir la dinámica de un deslizamiento de tierra y/o roca producto de una acción sísmica, utilizando el Método de Punto Material (MPM). Actualmente, el uso del MPM resulta de gran interés al tratarse de un método numérico desarrollado con la capacidad de modelar grandes deformaciones. Esto a diferencia de los métodos tradicionales, como por ejemplo el Método de los Elementos Finitos (MEF), el cual no logra representar de manera precisa este tipo de problemas debido a que en el proceso se generan errores asociados a distorsión de la malla. En este trabajo, se lleva a cabo una modelación sobre un caso real y documentado, consistente en el deslizamiento masivo ocurrido en la localidad de Daguangbao, China, provocado por el terremoto de Wenchuan el año 2008. Los resultados obtenidos logran capturar la dinámica del deslizamiento en términos de velocidades, deformaciones y distancia de recorrido según los reportes existentes y otros trabajos de investigación. Las velocidades máximas alcanzadas del deslizamiento, del orden de los 100 km/h, corroboran la categoría catastrófica de este evento.

Abstract: This investigation compared the efficiency of a flat-plate solar collector with triangular and square geometry, by using the finite element method (FEM). The design of the geometries and the utilized parameters for the simulation were obtained from previous publications. SolidWorks was used to model the two collectors, meanwhile, the Fluent module of the ANSYS software was used for the simulation by the FEM. Collectors integrated a pipe of 7 mm internal diameter with a plate thickness of 11 mm; the defined material was aluminum. The experiment was conducted under ambient conditions at a temperature of 20 °C, accompanied by a solar radiation intensity of 1000 W·m-2. The heat transfer surfaces employed were 61 250 mm2 for the triangular collector and 122 500 mm2 for the square collector. The quality of the mesh was excellent, obtaining a skewness of 0.2486, with which efficiencies of 62 and 39 % and maximum temperatures of 27 and 25.5 °C were obtained for the triangular and square collectors, respectively. Due to the geometries performing as fins, the temperatures are higher in the corners and, therefore, achieving higher efficiency is impossible.

Resumen: En esta investigación, se comparó la eficiencia de un colector solar de placa plana con geometría triangular y cuadrada, a través del enfoque del método de elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés), se llevó a cabo la simulación. Las geometrías y los parámetros empleados en la simulación fueron extraídos de investigaciones previamente publicadas. Se utilizó el software SolidWorks para el modelado de los dos colectores, mientras que el módulo Fluent del software ANSYS fue utilizado para la simulación por el método FEM. Para los colectores se utilizó una tubería de 7 mm de diámetro interno, con un espesor de placa de 11 mm y de aluminio. Se consideró temperatura ambiente de 20 °C, con una radiación solar de 1000 W·m-2 y superficies de transferencia de calor 61 250 y 122 500 mm2 para el colector triangular y cuadrado, respectivamente. La calidad del mallado fue excelente, alcanzando skewness de 0.2486. De esta manera, luego del proceso de simulación se obtuvo eficiencias de 62 y 39 % y temperaturas máximas de 27 y 25.5 °C para el colector triangular y cuadrado, respectivamente. Debido a que las geometrías actúan como aletas, las temperaturas son más altas en las esquinas y por esto no es posible alcanzar mayor eficiencia.

Abstract: This paper describes the implementation of a two-dimensional rotating smeared crack model within the framework of a nonlinear finite element analysis code, and its application to the mechanical behavior of the plain concrete. In this work, the formulation of three concrete softening law subjected to fracture Mode-I is adapted, considering infinitesimal strains, static loads and two-dimensional conditions. The rotating smeared crack model and the three softening laws are all implemented in Fortran language, into the open source software for nonlinear finite element analysis HYPLAS. The pre- and post-process for a graphical representation of the mesh and the results are done with GMSH or GiD. Finally, three experimental tests of concrete beams of other authors are simulated. The concentration of the displacement contour lines obtained in the simulation represents the crack patterns in the solid. The relationship between the applied load and the representative displacement in each analysis step describes the mechanical response of the beam. Other computed parameters were the crack opening and the principal stresses in the solid. The numerical results were satisfactory in comparison with the experimental tests.

Resumen: Este artículo describe la implementación de un modelo bidimensional de fisura distribuida rotante en el marco del análisis no-lineal mediante el método de los elementos finitos, y su aplicación al comportamiento mecánico del concreto simple. En este trabajo se adapta la formulación general del modelo de fisura distribuida rotante para tres leyes de ablandamiento del concreto en modo I de fractura, considerando deformaciones infinitesimales, cargas estáticas y estado plano de esfuerzos o de deformaciones. Asimismo, se implementa un modelo constitutivo de fisuración distribuida y tres leyes de ablandamiento en lenguaje Fortran, dentro del programa a código abierto de análisis no-lineal por elementos finitos HYPLAS. El preproceso de mallado del dominio y el postproceso de presentación gráfica de los resultados se realiza con los programas GMSH o GiD. Finalmente, se simulan tres ensayos experimentales de vigas de concreto realizados por otros autores. La concentración de líneas de contorno del desplazamiento obtenidas en la simulación representan el patrón de fisuración en el sólido. Por otro lado, la relación entre la carga aplicada y el desplazamiento representativo en cada paso de análisis describe la respuesta mecánica de la viga. Otras entidades calculadas fueron la apertura de fisura y los esfuerzos principales en el sólido. Los resultados numéricos fueron satisfactorios en comparación con los ensayos experimentales.

Resumen El objetivo del trabajo presentado fue el diseño de un molde metálico de fundición por gravedad, para obtener manillas de freno y embrague, de aleaciones de aluminio, para la moto Suzuki AX-100. Se determinaron los esfuerzos máximos a los que se somete la pieza, además, evaluado por el método de elementos finitos, teniendo en cuenta la composición de las materias primas existentes en una empresa, destacando que la pieza obtenida cumple con los requisitos de resistencia. Los resultados de las simulaciones arrojaron que la resistencia era suficiente, por lo que se pasó al diseño del molde metálico. Para su diseño se empleó una metodología establecida, con los modelos de Fourier-Kirchhoff para el régimen térmico, resultando en las dimensiones de este. A su vez se simuló por medio de software de fundición tanto el llenado como la solidificación, pronosticando los comportamientos termodinámicos y los fenómenos transitorios del fluido durante el proceso de vertido. Se obtuvieron valores positivos para la microporosidad, criterio de Niyama, velocidad del flujo y, evolución del sólido. Los resultados permiten asegurar que tanto el diseño como el funcionamiento del molde garantizan la obtención de manillas de forma productiva y libres de defectos.

Abstract The aim of the work presented was the design of a metal mould for gravity die casting to obtain brake and clutch handles of aluminium alloys for Suzuki AX-100 motorbike. The maximum stresses to which the part is subjected were determined and evaluated by the finite element method, considering the composition of the existing raw materials, highlighting that the part obtained meets the strength requirements. The results of the simulations showed that the strength was sufficient, and so the design of the metal mould was started. For its design, an established methodology was used, with the Fourier-Kirchhoff models for the thermal regime, resulting in its dimensions. In turn, both filling and solidification were simulated by means of casting software, predicting the thermodynamic behavior and the transient phenomena of the fluid during the pouring process. Positive values were obtained for microporosity, Niyama criterion, flow velocity and solid evolution. The results allowed us to ensure that both the design and the operation of the mould guarantee the production of productive and defect-free handles.

RESUMO Introdução: A expansão rápida da maxila assistida cirurgicamente (ERMAC) tem sido o tratamento de escolha em indivíduos que apresentam suturas esqueleticamente maduras. Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar, utilizando uma análise não linear com elementos finitos, a distribuição de tensões e os deslocamentos das estruturas craniofaciais e dentoalveolares gerados por três tipos de expansores palatinos usados na ERMAC. Material e Métodos: Três tipos de expansores palatinos foram projetados: Modelo I (dento-osseossuportado com quatro mini-implantes), Modelo II (dento-osseossuportado com dois mini-implantes) e Modelo III (osseossuportado com quatro mini-implantes). Uma osteotomia Le Fort I foi realizada e foi simulada uma expansão palatina total de 5,0 mm. Um método de análise não linear (três teorias - teoria da não-linearidade geométrica, teoria do contato não linear e métodos para materiais não lineares) foi utilizado para avaliar a tensão e o deslocamento de diversas estruturas craniofaciais e dentoalveolares. Resultados: Independentemente do tipo de aparelho expansor palatino, a ERMAC produziu maior expansão anterior da maxila do que posterior (ENA variou de 2,675 mm a 3,444 mm e ENP variou de 0,522 mm a 1,721 mm); o Modelo I apresentou padrão de abertura mais paralela da sutura palatina mediana, com ENP/ENA igual a 54%. Com relação à ENA, o Modelo II (1,159 mm) e o Modelo III (1,000 mm) apresentaram maior deslocamento para baixo do que o Modelo I (0,343 mm). A ENP deslocou-se mais para anterior do que a ENA com todos os aparelhos; o Modelo III apresentou o maior deslocamento para anterior da ENP (1,147 mm) e da ENA (1,064 mm). Os três tipos de expansores apresentaram deslocamento dentário semelhante e separação mínima das suturas craniofaciais. Como esperado, diferentes designs de expansores palatinos produzem diferentes áreas primárias e níveis de tensões (o expansor osseossuportado apresentou tensão mínima nos dentes, e o expansor dento-osseossuportado com dois mini-implantes apresentou o maior). Conclusões: Com base nesse estudo de elementos finitos, os resultados mostraram que diferentes designs de expansores palatinos produzem diferentes áreas primárias e níveis de tensão, com deslocamento mínimo das suturas craniofaciais e diferentes expansões esqueléticas em forma de V.

ABSTRACT Introduction: Surgically assisted rapid palatal expansion (SARPE) has been the treatment of choice in subjects presenting skeletally mature sutures. Objective: The purpose of this study was to analyze stress distribution and displacement of the craniofacial and dentoalveolar structures resulting from three types of palatal expanders with surgical assistance using a non-linear finite element analysis. Material and Methods: Three different palatal expanders were designed: Model-I (tooth-bone-borne type containing four miniscrews), Model-II (tooth-bone-borne type containing two miniscrews), and Model-III (bone-borne type containing four miniscrews). A Le Fort I osteotomy was performed, and a total of 5.0 mm palatal expansion was simulated. Nonlinear analysis (three theory) method (geometric nonlinear theory, nonlinear contact theory, and nonlinear material methods) was used to evaluate stress and displacement of several craniofacial and dentoalveolar structures. Results: Regardless of the maxillary expander device type, surgically assisted rapid palatal expansion produces greater anterior maxillary expansion than posterior (ANS ranged from 2.675 mm to 3.444 mm, and PNS ranged from 0.522 mm to 1.721 mm); Model-I showed more parallel midpalatal suture opening pattern - PNS/ANS equal to 54%. In regards to ANS, Model-II (1.159 mm) and Model-III (1.000 mm) presented larger downward displacement than Model-I (0.343 mm). PNS displaced anteriorly more than ANS for all devices; Model-III presented the largest amount of forward displacement for PNS (1.147 mm) and ANS (1.064 mm). All three type of expanders showed similar dental displacement, and minimal craniofacial sutures separation. As expected, different maxillary expander designs produce different primary areas and levels of stresses (the bone-borne expander presented minimal stress at the teeth and the tooth-bone-borne expander with two miniscrews presented the highest). Conclusions: Based on this finite element method/finite element analysis, the results showed that different maxillary expander designs produce different primary areas and levels of stresses, minimal displacement of the craniofacial sutures, and different skeletal V-shape expansion.

Resumo Objetivo Avaliar a estabilidade de osteotomias criadas nas regiões subtrocantérica e trocantérica em modelo de fêmur pediátrico, fixadas por hastes intramedulares flexíveis. Método A partir de um modelo de fêmur pediátrico com duas hastes elásticas de titânio, foram obtidos cortes tomográficos que foram convertidos para um modelo tridimensional. Neste modelo foi criado uma malha com elementos tetraédricos, de acordo com o método dos elementos finitos. Foram obtidos três modelos virtuais, e realizadas osteotomias em regiões diferentes: mediodiafisária, subtrocantérica e trocantérica. Foi aplicado um carregamento vertical de 85N no topo da cabeça do fêmur, obtidos os deslocamentos, a tensão máxima e mínima principal e tensão equivalente de Von Mises no implante. Resultados Com o carregamento aplicado foram observados deslocamentos no local da osteotomia de 0,04mm no grupo diafisário, 0,5mm no subtrocantérico e 0,06mm no trocantérico. A tensão máxima principal foi 10,4Pa, 7,52Pa e 26,4Pa nos grupos diafisário, subtrocantérico e trocantérico, respectivamente. Ou seja, a tensão máxima foi em torno de 40% maior no grupo trocantérico, em relação ao diafisário (controle). A face de tensão mínima do osso localizou-se na cortical interna do fêmur. A tensão equivalente de Von Mises nos implantes ocorreu na osteotomia, com valor máximo de 27,6Pa no grupo trocantérico. Conclusão Tanto nas osteotomias no nível trocantérico, quanto subtrocantérico, a estabilidade da fixação foi muitas vezes menor que no modelo diafisário, sugerindo que as hastes intramedulares flexíveis não são implantes adequados para as fixações proximais do fêmur.

Abstract Objective To evaluate the stability of osteotomies created in the subtrochanteric and trochanteric regions in a pediatric femur model fixed by flexible intramedullary rods. Methods Tomographic sections were obtained from a pediatric femur model with two elastic titanium rods and converted to a three-dimensional model. This model created a mesh with tetrahedral elements according to the finite element method. Three virtual models were obtained, and osteotomies were performed in different regions: mediodiaphyseal, subtrochanteric, and trochanteric. A vertical load of 85N was applied to the top of the femoral head, obtaining the displacements, the maximum and minimum main stress, and the equivalent Von Mises stress on the implant. Results With the applied load, displacements were observed at the osteotomy site of 0.04 mm in the diaphyseal group, 0.5 mm in the subtrochanteric group, and 0.06 mm in the trochanteric group. The maximum stress in the diaphyseal, subtrochanteric, and trochanteric groups was 10.4 Pa, 7.52 Pa, and 26.4 Pa, respectively. That is around 40% higher in the trochanteric group in regards to the diaphyseal (control). The minimum stress of the bone was located in the inner cortical of the femur. The equivalent Von Mises stress on the implants occurred at osteotomy, with a maximum value of 27.6 Pa in the trochanteric group. Conclusion In both trochanteric and subtrochanteric osteotomies, fixation stability was often lower than in the diaphyseal model, suggesting that flexible intramedullary nails are not suitable implants for proximal femoral fixations.

Resumo Objetivo: Testar a diferença do comportamento de distribuição de cargas e pressões da placa lâmina comparativamente com a placa bloqueada para osteotomia varizante do fêmur proximal através do método de elementos finitos. Métodos: A modelagem foi realizada através do escaneamento de um fêmur esquerdo com deformidade medial em valgo fabricado em poliuretano de tamanho médio. Resultados: Como resultados, pode-se inferir que a rigidez da placa bloqueada é maior do que a da placa lâmina. No entanto, essa diferença não foi significativa e, além disso, a placa bloqueada possui parafusos de travamento proximal para garantir que os momentos de flexão que agem nos parafusos sejam ainda menores durante o carregamento. Conclusão: Em síntese, ambos os materiais são consagrados e eficazes para serem utilizados, porém o estudo pelo método de elementos finitos apresenta papel importante para compreendermos a situação de distribuição de cargas e pressões do implante e abre novas possibilidades para novos estudos, como, por exemplo, o estudo da proposta cirúrgica e materiais a serem implantados de forma individual e personalizada.

Abstract Objective: The present study compared the difference in load and pressure distribution behavior of the blade plate and locked plate for varus osteotomy of the proximal femur per the finite element method. Methods: Modeling was performed by scanning a medium-sized left femur with medial valgus deformity made of polyurethane. Results: The stiffness of the locked plate is higher compared with that of the blade plate. However, this difference was not significant. In addition, the locked plate has proximal locking screws to ensure that the bending moments on the screws are smaller during loading. Conclusion: In summary, both plates are well-established and effective. However, the study using the finite element method plays a fundamental role in understanding the load and pressure distribution of the implant. Moreover, it opens up new possibilities for further studies, including surgical proposals and customized implant materials.

Resumo As lajes mistas de aço e concreto (steel deck) trata-se de um importante elemento construtivo de edifícios estruturados. Pesquisas sobre o seu comportamento em altas temperaturas devem ser conduzidas para compreender o seu desempenho ao incêndio. Neste estudo, comparou-se a distribuição de temperatura na seção transversal (isotermas) destas lajes através de três procedimentos: (a) analítico, (b) experimental e (c) numérico. O procedimento analítico é o proposto pela norma NBR 14323. Os testes experimentais correspondem a oito protótipos de lajes ensaiados em escala real pelos autores. A parte numérica foi feita com a mesma configuração da experimental usando o método dos elementos finitos com o software Abaqus. No caso das temperaturas médias da chapa do deck metálico, notou-se convergência entre as obtidas pelo procedimento analítico da NBR 14323 e os resultados experimentais e numéricos. O mesmo não ocorreu para as isotermas do concreto, bem como armaduras positivas e negativas.

Abstract Composite steel decking concrete slabs are an important structural member in building construction. Research on its thermal behavior should be developed to understand its fire performance. In this paper, a comparison of the temperature distribution in the cross-section of steel decking concrete slabs subjected to fire is made through three different procedures: (a) standardized analytical, (b) experimental and (c) numerical. The analytical method was the one proposed in NBR 14323 standard. The experimental tests corresponding to eight real-scale fire tests on composite slabs carried out by the authors. The numerical tests were done for the same configurations of the experimental tests and used the FEA software Abaqus. Steel decking temperatures obtained with NBR 14323 methodologies showed good convergence with the experimental and numerical ones. The same was not observed for the concrete, positive and negative rebar.