Caracterización mecánica de espumas metálicas y su aplicación en sistemas de absorción de energía

• Autores: Ignacio Alejandro Irausquín Castro
• Directores de la Tesis: José Luis Pérez Castellanos (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2012
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Enrique Barbero Pozuelo (presid.), Lourdes Rubio (secret.), Alberto David Pertuz Comas (voc.), José María Osório de Sousa Cirné (voc.), Filipe Teixeira Dias (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Mecánica
      • Mecánica de medios continuos
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
• Resumen

  • El estudio de las espumas metálicas es un tema de creciente importancia, no sólo por las ventajas que presentan estos materiales para una amplia gama de aplicaciones en diseño ingenieril, sino además por la variabilidad que suelen exhibir sus propiedades mecánicas y por lo compleja e imprecisa que puede llegar a ser su caracterización. Esta tesis doctoral presenta el estudio y análisis del comportamiento mecánico a compresión de una espuma de aluminio, de celda cerrada, a diferentes velocidades de deformación. Como parte de este estudio, se han llevado a cabo ensayos cuasiestáticos de compresión y ensayos dinámicos en un dispositivo de SHPB con barras viscoelásticas de baja impedancia. Este dispositivo ha sido diseñado y preparado para el ensayo de la espuma metálica y, como parte del análisis de los resultados que ha permitido obtener, se ha desarrollado un algoritmo para la corrección analítica de la dispersión y atenuación causadas por las propiedades viscoelásticas de las barras. Se han trazado las curvas tensión nominal-deformación nominal (?N-?N) de la espuma metálica para diferentes velocidades de deformación en el intervalo de 10-3 a 900 s-1. A través de estas curvas se estimaron las propiedades mecánicas clave de la espuma y se evaluó su capacidad de absorción de energía por deformación. Para complementar este análisis se llevó a cabo la modelización de los ensayos de compresión cuasiestática y dinámica de la espuma, mediante un código computacional de elementos finitos. La modelización se llevó a cabo implementando un modelo constitutivo con endurecimiento isotrópico incluido en el código e implementando un modelo de celda unitaria, desarrollado a partir de las características estructurales de la espuma. Finalmente, se ha estudiado, mediante ensayos en torre de caída de peso, el comportamiento frente a impacto de baja velocidad de estructuras sándwich con pieles de aleación de aluminio y núcleo de la espuma metálica y se ha realizado una estimación de la contribución de la espuma durante el proceso de absorción de energía de este tipo de estructuras. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------