Estudio numérico a escala mesoscópica de las propiedades de mitigación de cargas explosivas en meta-hormigones

• M. Braun ^[2] ; H. Cifuentes ^[1] ; M.P. Ariza ^[1]
  1. [1] Universidad de Sevilla

     Universidad de Sevilla

     Sevilla, España

     
  2. [2] INTEMA (Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales), CONICET Avda. Colón 10850, 7600 Mar del Plata, Buenos Aires, Argentina
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 6, 2023, págs. 171-176
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    En este trabajo se presenta un análisis numérico de las propiedades de atenuación en Meta-Hormigones. Estos materiales son un nuevo concepto de hormigón, que muestran marcadas propiedades de atenuación bajo cargas explosivas, donde los áridos tradicionales son parcialmente reemplazados por inclusiones bimateriales resonantes. El objetivo de este trabajo es el desarrollo de un modelo de elementos finitos a escala mesoscópica que permita estudiar y optimizar el diseño de este tipo de materiales. El modelo se ha desarrollado mediante un código en lenguaje Python, que permite distribuir en forma aleatoria las inclusiones resonantes dentro de la matriz de mortero, diferenciando cada una de las fases que constituyen el Meta-Hormigón. Para validar el modelo se simularon probetas cilíndricas de Meta-Hormigón reforzadas con dos tipos de inclusiones esféricas, compuestas por un núcleo de acero y un recubrimiento polimérico. Se ha calculado el coeficiente de transmisión, que consiste en medir la absorción de la energía cuando una fuerza aplicada de frecuencia conocida viaja a través del material. Los resultados de este trabajo muestran una buena relación con resultados experimentales presentados por otros autores, lo que deja en evidencia la capacidad de la herramienta numérica desarrollada para el diseño de este tipo de materiales.

  • English

    This paper presents a numerical analysis of the mitigation properties of metaconcretes. These materials are a new concept of concrete, which show marked attenuation properties under explosive loads, where traditional aggregates are partially replaced by resonant bimaterial inclusions. The objective of this work is the development of a mesoscopic scale finite element model to study and optimize the design of this type of materials. The model has been developed by means of a code in Python language, which allows the random incorporation of the inclusions within the mortar matrix, differentiating each of the phases that constitute the metaconcrete. To validate the model, cylindrical specimens of MetaConcrete reinforced with two types of spherical inclusions, composed of a steel core and a polymeric coating, were simulated. The transmission coefficient, which consists of measuring the energy absorption when an applied force of known frequency travels through the material, has been calculated. The results of this work show a good relation with experimental results presented by other authors, which makes evident the capacity of the numerical tool developed for the design of this type of materials.