Modelado numérico de tubos fabricados con mallas de metal expandido sometidos a compresión axial

Modelado numérico de tubos fabricados con mallas de metal expandido sometidos a compresión axial Gabriela Martínez 1, Paulo Teixeira 1, Carlos Graciano 2 1 Universidad Simón Bolívar, Departamento de Mecánica, Caracas, Venezuela. 2 Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, Departamento de Ing. Civil, Colombia.

Aplicaciones del metal expandido APLICACIONES ACTUALES

PROCESO DE FABRICACIÓN

Metal Expandido Compresión Axial Estudio experimental de tubos fabricados con mallas de metal expandido sometidos a Compresión axial C Graciano, G Martínez, D Smith Graciano, C; Martínez, G; Smith, D. "Experimental Investigation on the Axial Collapse of Expanded Metal Tubes". Thin-Walled Structures. 2009. Vol. 47(8-9), pp. 953-961.

Estudios experimentales 160 Orientación α=0º 120 Carga [Kgf] 80 40 MB001 MB002 MB003 MB004 MB005 0 0 50 100 150 200 250 Desplazamiento [mm] Graciano, C; Martínez, G; Smith, D. "Experimental Investigation on the Axial Collapse of Expanded Metal Tubes". Thin-Walled Structures. 2009. Vol. 47(8-9), pp. 953-961.

Estudio experimental Orientación α=90º 500 400 Carga [Kgf] 300 200 100 MB901 MB902 MB903 MB904 MB905 0 0 50 100 150 200 250 Desplazamiento [mm]

Metal Expandido Compresión Axial Modelado Numérico de tubos fabricados con mallas de metal expandido sometidos a Compresión axial G Martínez, C Graciano, E Casanova, O Pelliccioni Martínez, G.; Graciano, C; Casanova, E; Pelliccioni, O. "Structural Behaviour of Expanded Metal Sheets". The Ninth International Conference on Computational Structures Technology. Atenas, Grecia. Septiembre 2008.

Validación del Modelo Numérico

Modelado numérico Graciano, C; Martínez, G; Gutiérrez A. Failure Mechanism of Expanded Metal Tubes under Axial Crushing. Thin-Walled Structures. 2012. Vol. 51, pp. 20-24.

Respuesta estructural Respuesta Estructural 0 Curva Carga-Desplazamiento Martínez, G.; Graciano, C; Casanova, E; Pelliccioni, O. "Structural Behaviour of Expanded Metal Sheets". The Ninth International Conference on Computational Structures Technology. Atenas, Grecia. Septiembre 2008. d=00 mm d=60 mm d=120 mm d=180 mm

Respuesta estructural Respuesta Estructural 90 Curva Carga-Desplazamiento d=100 d=210 d=50 d=0 d=150 mm mm

Análisis paramétrico Respuesta Estructural 0 -Análisis paramétrico Schematic models of the geometries used in the parametric analysis for a = 0 Diameter variation depending on the number of columns 91 mm approximate diameter 300 mm 3 4 5 6 7 8 10 383 mm 8 G_0_8x3 G_0_8x4 G_0_8x5 G_0_8x6 G_0_8x7 G_0_8x8 G_0_8x10 Length variation depending on the number of rows approximate length 10 12 14 G_0_10x3 G_0_10x4 G_0_10x5 G_0_10x6 G_0_10x7 G_0_10x8 G_0_10x10 G_0_12x3 G_0_12x4 G_0_12x5 G_0_12x6 G_0_12x7 G_0_12x8 G_0_12x10 G_0_14x3 G_0_14X4 G_0_14X5 G_0_14X6 G_0_14X7 G_0_14X8 G_0_14X10 766 mm 16 G_0_16x3 G_0_16x4 G_0_16x5 G_0_16x6 G_0_16x7 G_0_16x8 G_0_16x10 Graciano, C; Martínez, G; Texeira, P. Energy Absorption of Axially Crushed Expanded Metal Tubes. Thin-Walled Structures. 2013. Vol. 71, pp. 134 146.

Respuesta Estructural 0 Curva Carga-Desplazamiento Análisis paramétrico

Patrón de deformación 0

Resultados 0

Análisis paramétrico Respuesta Estructural 90 -Análisis paramétrico Schematic models of the geometries used in the parametric analysis for a = 90 Diameter variation depending on the number of columns 61 mm approximate diameter 300 mm 4 6 8 10 12 14 16 20 392 mm 4 G_90_4x4 G_90_4x6 G_90_4x8 G_90_4x10 G_90_4x12 G_90_4x14 G_90_4x16 G_90_4x20 Length variation depending on the number of rows approximate length 5 6 7 G_90_5x4 G_90_5x6 G_90_5x8 G_90_5x10 G_90_5x12 G_90_5x14 G_90_5x16 G_90_5x20 G_90_6x4 G_90_6x6 G_90_6x8 G_90_6x10 G_90_6x12 G_90_6x14 G_90_6x16 G_90_6x20 G_90_7x4 G_90_7x6 G_90_7x8 G_90_7x10 G_90_7x12 G_90_7x14 G_90_7x16 G_90_7x20 784 mm 8 G_90_8x4 G_90_8x6 G_90_8x8 G_90_8x10 G_90_8x12 G_90_8x14 G_90_8x16 G_90_8x20 Graciano, C; Martínez, G; Texeira, P. Energy Absorption of Axially Crushed Expanded Metal Tubes. Thin-Walled Structures. 2013. Vol. 71, pp. 134 146.

Respuesta Estructural 90 Curva Carga-Desplazamiento Análisis paramétrico

Patrón de deformación 90

Resultados 90

Uso de tubos concéntricos Tabla 3. Resultados obtenidos con el modelo numérico para tubos concéntricos [7] Modelo No. de Celdas 8 15 21 26 33 F total (kn) 2120 3996 5616 6981 8945 F teó (kn) Ec.(1) 1929 3616 5063 6268 7955 E abs (kj) 0,31 0,59 0,83 1,03 1,32

Patrón de deformación _ Concéntrico 0

Uso de tubos concéntricos

Uso de tubos concéntricos

MODELO NUMÉRICO Condiciones de borde: Probetas Condiciones de borde: Placas Y X Y X Z Z Velocidad inicial Condiciones iniciales Velocidad inicial Y X Separación Z

Modos de colapso a diferentes velocidades Caso: a = 90 Velocidades entre 10 y 25 m/s Velocidades entre 35 y 50 m/s Saavedra E, Graciano C, Martínez G. Estudio numérico de estructuras fabricadas con mallas de metal expandido sometidas a carga de impacto. Presentado en CIMENICS 2012, Isla de Margarita, Venezuela.

RESULTADOS Algunos modos de colapso Caso 2: a = 90 10 25 m/s 35 50 m/s Formación de anillo rígido Pandeo después de formación de anillo