Departamento de Ingeniería Mecánica y Minera

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Analysis of two experimental setups to study mode II fracture on fibre-reinforced gypsum notched specimens
(CSIC, 2023-09) Suárez-Guerra, Fernando; Fernández-Aceituno, Javier; Donaire-Ávila, Jesús
The main aim of this work is to study two relevant experimental setups designed for studying shear fracture and see if any of them allows studying the evolution of fracture under Mode II conditions, not only inducing a shear stress state at the onset of fracture. Two tests have been selected, a standardised test described by a Japanese standard, here referred to as the JSCE test, and the push-off test. These tests have been carried out on fibre-reinforced gypsum specimens with increasing proportions of polypropylene fibres and monitored by means of digital image correlation (DIC). The results show that fracture under Mode II conditions is relatively easy to induce with both tests, but once fracture begins, it is extremely difficult to induce a fracture process under Mode II. In general, Mode II has an important role at the onset on fracture, but Mode I predominates afterwards.
Comportamiento a flexión de probetas de yeso reforzadas con fibras poliméricas procedentes de procesos de reciclado
(2021-06) Castilla-Gonzalo, Francisco J.; Suárez Guerra, Fernando; Felipe-Sesé, Luis A.; Díaz, Francisco A.
El yeso es un material de construcción ampliamente utilizado como revestimiento interior, cuya industria ha desarrollado durante las últimas décadas nuevas soluciones como los paneles sándwich de yeso laminado o las placas de yeso reforzado con fibras de celulosa. Por otro lado, la adición de fibras poliméricas como refuerzo de matrices cuasifrágiles ha experimentado en los últimos años un gran impulso en el campo del hormigón estructural. En esta contribución se estudia la posibilidad de reforzar elementos de yeso con fibras poliméricas procedentes de procesos de reciclado, con el fin de comprobar si esta solución puede mejorar las propiedades mecánicas del yeso y contribuir a reducir el problema de los residuos plásticos, que supone una gran amenaza para el medioambiente. Las propiedades mecánicas se estudiaron mediante ensayos de flexión en tres puntos con probetas prismáticas y ensayos de compresión con probetas cúbicas. Además, se empleó un sistema de correlación digital de imágenes (DIC) que permite medir la evolución de la apertura de la fisura (CMOD) y, lo que es probablemente más importante, para evaluar su comportamiento, obteniendo mapas de deformaciones de campo completo que ayuden a entender cómo contribuyen los distintos tipos de fibras a la disipación de energía durante la propagación del daño.
Comportamiento a fractura de yeso con adición de fibras poliméricas
(2019-04) Suárez-Guerra, Fernando; Felipe-Sesé, Luis; Díaz, Francisco A.; Gálvez-Ruíz, Jaime Carlos; García-Alberti, Marcos
El yeso es un material de construcción ampliamente utilizado como revestimiento interior en edificios por su bajo coste, manejabilidad y propiedades de habitabilidad (aislamiento acústico y térmico, aspecto estético, etc.). La industria del yeso ha ido buscando nuevos usos, fruto de lo cual, entre otros, han surgido los paneles sándwich de yeso laminado o las placas de yeso reforzado con fibras de celulosa, que mejoran considerablemente sus propiedades mecánicas. Por otro lado, el uso de fibras poliméricas ha dado recientemente interesantes resultados en hormigón, proporcionando buenas propiedades dúctiles a las mezclas y dotándolas de una importante capacidad resistente frente a esfuerzos de tracción. En el presente estudio se analiza el comportamiento a fractura de mezclas de yeso con adiciones de distintos tipos de fibras poliméricas, en particular microfibras de polipropileno y macrofibras de poliolefina. Para ello se realizaron ensayos de flexión en tres puntos con probetas prismáticas entalladas. Además, el uso de un sistema de correlación digital de imágenes (DIC) permite medir la evolución de la apertura de la fisura (CMOD) y, lo que es más innovador e importante para evaluar su comportamiento, obtener mapas completos de deformaciones que ayuden a entender cómo contribuyen los distintos tipos de fibras a la disipación de energía durante la propagación del daño.
Estudio de la adherencia fibra-matriz entre la matriz de yeso y fibras poliméricas procedentes de procesos de reciclado
(2025-03) García, Jorge L.; Suárez-Guerra, Fernando
Hay numerosos estudios sobre el refuerzo de matrices de yeso con gran variedad de materiales, incluyendo materiales poliméricos, pero no muchos estudios sobre el refuerzo de matrices con fibras poliméricas empleando residuos plásticos procedentes de plantas de reciclado, que puedan ayudar a la mezcla aportando una mayor resistencia a flexión y tracción.El presente estudio analiza la interfaz entre polímeros y matriz de yeso, empleando para ello distintos polímeros procedentes de plantas de reciclado. El objetivo del estudio es analizar la utilización de productos poliméricos de desecho, reutilizándolos y reduciendo su consiguiente vertido al medio ambiente. Se analiza la viabilidad del empleo de fibras como material de refuerzo para mejorar las características mecánicas del yeso y se estudian diferentes materiales poliméricos para identificar el más adecuado para ello, incluyendo tereftalato de polietileno (PET), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de media densidad (MDPE) y polipropileno (PP).Se realizan ensayos de pull-out monitorizados mediante un sistema de correlación digital de imágenes. Se analiza la eficiencia de adherencia entre estos materiales, contemplando diferentes longitudes de embebimiento para identificar longitudes óptimas de fibras para el refuerzo de la matriz.
Estudio de la influencia de la adición de fibras en la rotura en modo II de materiales cuasifrágiles
(UK Zhende Publishing Limited, 2021-08) Suárez Guerra, Fernando; Felipe-Sesé, Luis; Castilla-Gonzalo, Francisco-José; Díaz-Garrido, Francisco
La rotura de materiales cuasifrágiles, tales como el hormigón o el yeso, ha sido objeto de estudio desde hace décadas. Estos estudios han ampliado el conocimiento de los mecanismos de rotura así como de los parámetros que gobiernan este fenómeno y han permitido proponer modelos numéricos que lo reproducen mediante herramientas tales como el método de los elementos finitos. Por otro lado, de los tres posibles Modos de rotura que se diferencian a la hora de analizar problemas de Mecánica de la Fractura, el Modo I es sin duda el mejor conocido, reproducido experimentalmente y empleado como base para los modelos numéricos. No obstante, existen situaciones en las que la rotura es el resultado de un estado de tensiones que moviliza un mecanismo en el que participan los Modos I y II simultáneamente. A este respecto, la rotura en Modo II ha sido estudiada con menos profundidad, en parte porque las roturas en Modo I son más habituales, pero también porque su reproducción experimental y, por tanto, su estudio, resulta más complejo. En este estudio se presentan resultados experimentales de ensayos que movilizan la rotura en Modo II en probetas de yeso adicionadas con fibras de refuerzo. En concreto se emplean el ensayo de cortante definido por la norma japonesa JSCE y el ensayo de push-off. El campo de desplazamientos se obtiene empleando la técnica de correlación digital de imágenes (DIC), lo cual ayuda a entender cómo las fibras modifican los mecanismos de rotura de la matriz cuando ésta se produce en condiciones de Modo II.
Estudio de la influencia de la adición de fibras en la rotura en modo II de matrices cuasifrágiles
(2021-06) Suárez Guerra, Fernando; Felipe-Sesé, Luis; Castilla-Gonzalo, Francisco J.; Díaz, Francisco A.
La rotura de materiales cuasifrágiles, tales como el hormigón o el yeso, ha sido objeto de estudio desde hace décadas. Estos estudios han ampliado el conocimiento de los mecanismos de rotura así como de los parámetros que gobiernan este fenómeno y han permitido proponer modelos numéricos que lo reproducen mediante herramientas tales como el método de los elementos finitos. Por otro lado, de los tres posibles modos de rotura que se diferencian a la hora de analizar problemas de Mecánica de la Fractura, el modo I es sin duda el mejor conocido, reproducido experimentalmente y empleado como base para los modelos numéricos. No obstante, existen situaciones en las que la rotura es el resultado de un estado de tensiones que moviliza un mecanismo en el que participan los modos I y II simultáneamente. A este respecto, la rotura en modo II ha sido estudiada con menos profundidad, en parte porque las roturas en modo I son más habituales, pero también porque su reproducción experimental y, por tanto, su estudio, resulta más complejo.En este estudio se presentan resultados experimentales de ensayos que movilizan la rotura en modo II en probetas de yeso adicionadas con fibras de refuerzo. En concreto se emplean el ensayo de cortante definido por la norma japonesa JSCE y el ensayo de push-off, que en los últimos años está permitiendo estudiar este modo de rotura en el hormigón adicionado con fibras. El campo de desplazamientos se obtiene empleando la técnica de correlación digital de imágenes (DIC), lo cual ayuda a entender cómo las fibras modifican los mecanismos de rotura de la matriz cuando ésta se produce en condiciones de modo II.

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