Analysis of the Fracture of Reinforced Concrete Flat Elements Subjected to Explosions. Experimental Procedure and Numerical Validation

Many of the material models most frequently used for the numerical simulation of the behavior of concrete when subjected to high strain rates have been originally developed for the simulation of ballistic impact. Therefore, they are plasticity-based models in which the compressive behavior is modeled in a complex way, while their tensile failure criterion is of a rather simpler nature. As concrete elements usually fail in tensión when subjected to blast loading, available concrete material models for high strain rates may not represent accurately their real behavior. In this research work an experimental program of reinforced concrete fíat elements subjected to blast load is presented. Altogether four detonation tests are conducted, in which 12 slabs of two different concrete types are subjected to the same blast load. The results of the experimental program are then used for the development and adjustment of numerical tools needed in the modeling of concrete elements subjected to blast

Medida de la tenacidad de fractura dinámica de un acero de blindaje de alta resistencia

En el presente trabajo se resumen resultados preliminares de la investigación que se lleva a cabo para determinar el comportamiento a fractura en condiciones estáticas y dinámicas del acero de blindajes de alta resistencia Armox500T. Para el presente estudio se prepararon probetas de flexión en tres puntos entalladas, que se fisuraron a fatiga. Posteriormente, se ensayaron a flexión hasta rotura en una máquina de ensayos mecánicos para obtener la tenacidad de fractura estática KIC. Para obtener la tenacidad de fractura en condiciones dinámicas, se empleó una barra Hopkinson modificada para poder realizar ensayos de flexión en tres puntos. En este dispositivo se obtuvieron los registros de desplazamiento y velocidad, así como el instante de rotura mediante sensores de detección de fisuras pegados sobre las probetas. A continuación se realizó una simulación numérica del ensayo, utilizando el código LS DYNA para analizar el estado de tensiones y deformaciones en torno a la fisura en función del tiempo. A partir de los resultados de la simulación numérica se obtuvo la historia del factor de intensidad de tensiones dinámico en función del tiempo. Utilizando el dato del tiempo de rotura del sensor, el valor de la tenacidad de fractura deducido era poco realista. En consecuencia, se decidió utilizar un método numérico para deducir el tiempo de propagación de la fisura, por comparación con los datos experimentales de velocidades en la barra transmisora. Así fue posible obtener la tenacidad de fractura dinámica C Id K . Se comprueba que para este acero de alta resistencia, los resultados de la tenacidad de fractura en condiciones estáticas y dinámicas obtenidos (KIC y C Id K ) son similares

Metodología para la Obtención de la Tenacidad de la fractura dinámica. Aplicación a un acero estructural

Este trabajo propone una nueva metodología para la obtención de la tenacidad de fractura dinámica en materiales cuyo comportamiento en fractura dinámica se puede asimilar al elástico y lineal. La metodología se basa en el ensayo de flexión en tres puntos en barra Hopkinson. Consiste en obtener la historia del factor de intensidad de tensiones y determinar el tiempo en el que se inicia la propagación de la fisura. Para ello es necesario medir la deformación en un lugar próximo a la punta de la fisura mediante cualquier técnica de extensometría aplicable a alta velocidad de deformación. La nueva metodología se basa en la proporcionalidad entre la deformación de la probeta y el factor de intensidad de tensiones en condiciones dinámicas en puntos cercanos a la punta de la fisura. Para determinar con precisión el instante de rotura, se empleó una técnica mixta contraponiendo la medida de COD con la deformación de la probeta en un lugar determinado. La metodología se ha aplicado con éxito al acero estructural Armox 500T, obteniéndose unos valores de tenacidad de fractura dinámica muy similares a los valores de tenacidad de fractura estática de este material, en línea con lo esperable para un acero de alta resistencia

Predictors of willingness to pay a price premium for hotels’ water-saving initiatives

This study examines customers’ willingness to pay a premium to support hotels’ water-saving initiatives and the effect of different explanatory variables: attitude toward water conservation, water problem awareness, willingness to sacrifice, reported water-saving behavior, and frugality. A Heckit model is applied to a sample of 681 tourists. Results show that 44.3% of tourists would pay a premium to stay in a hotel that had installed water-saving devices in rooms. The average price premium they would pay is 4.29 euros. These findings help hotel managers identify tourists who could contribute to reducing the costs of going green.This work was partially supported by the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities under research project INTETUR (RTI2018-099467-B-I00) and Emerging Project grant of the University of Alicante (GRE17-15)

Mechanical Behavior of FV535 Steel against Ballistic Impact at High temperatures

This paper presents the results of a wide experimental of ballistic tests against FV535 plates at temperatures from room to 700ºC. Those tests have been done using a light gas gun shooting round balls up to 800m/s. Residual velocity curves and the ballistic limit at different temperatures has been obtained. To check if the material model obtained from the Hopkinson bar tests reproduces the behavior of the material, the impact tests on FV535 plates are compared with numerical simulations. In those simulations the residual velocity curves have been compared with the experimental ones, introducing the Johnson-Cook fracture model in LSDYNA explicit code. The results shows that the model obtained reproduces very well the residual velocity curves. Taking a closer look at the impacted plates, and comparing the final geometry against the numerical simulations, the experimental and numerical geometries of the plates are almost identical. The special nature of these impact tests has been crucial to verify the Johnson-Cook fracture mode

Comportamiento mecánico a alta temperatura y alta velocidad de deformación de la superaleación de niquel MAR-M247DS

Las súper-aleaciones de níquel tienen gran utilidad en aplicaciones estructurales en condiciones de trabajo a m uy alta temperatura. Uno de las aplicaciones más empleadas es en los alabes de turbina de aeromotores, en los que los alabes se producen por solidificación direccional, con propiedades muy variables en las direcciones longitudinal y transversal. En el presente trabajo se exponen 1 os resultados obtenidos en la investigación llevada a cabo para det erminar el comportamiento mecánico de la aleaci ón de níquel Mar-M247DS en condiciones de alta tem peratura y analizar el efecto de la velocidad de deform ación. Para ello se realizaron ensayos está ticos de tracción a baja velocidad de deformación y a al ta velocidad de deform ación mediante una máquina convencional de ensay os y mediante el dispositivo experimental de 1 a barra Hopkinson respectivamente. Los ensay os se real izaron a t emperaturas comprendidas entre los 25°C y los 850°C. Para ayudar a expli car el comportamiento mecánico obtenido, se realizó un estudio metalográfico que m uestra una es tructura con una fuerte anisotropía debida al proceso de fabricación del material. Así mismo las superficies de fractura se ana lizaron mediante microscopía electrónica de barrí do. Los resultados obtenidos en los ensayos m uestran una sensibilidad a la velocida d de deformación y un endurecimiento por deformación muy acusado. Los resul tados muestran una gran dispersión en la deformación a rotura producto de la inhomogeneidad de los precipitados y de la gran variabilidad en el tamaño y dirección de los granos.

Flow and fracture behaviour of FV535 steel at different triaxialities, strain rates and temperatures

The new generation jet engines operate at highly demanding working conditions. Such conditions need very precise design which implies an exhaustive study of the engine materials and behaviour in their extreme working conditions. With this purpose, this work intends to describe a numerically-based calibration of the widely-used Johnson–Cook fracture model, as well as its validation through high temperature ballistic impact tests. To do so, a widely-used turbine casing material is studied. This material is the Firth Vickers 535 martensitic stainless steel. Quasi-static tensile tests at various temperatures in a universal testing machine, as well as dynamic tests in a Split Hopkinson Pressure Bar, are carried out at different triaxialities. Using ABAQUS/Standard and LS-DYNA numerical codes, experimental data are matched. This method allows the researcher to obtain critical data of equivalent plastic strain and triaxility, which allows for more precise calibration of the Johnson–Cook fracture model. Such enhancement allows study of the fracture behaviour of the material across its usage temperature range

Numerical simulation of tangling in jet engine turbines

The numerical analysis of certain safety related problems presents serious difficulties, since the large number of components present leads to huge finite elementmodels that can only be solved by using large and expensive computers or by making rough approaches to the problem. Tangling, or clashing, in the turbine of a jet engine airplane is an example of such problems. This is caused by the crash and friction between rotor and stator blades in the turbine after an eventual shaft failure. When facing the study of an event through numerical modelling, the accurate simulation of this problem would require the engineer to model all the rotor and stator blades existing in the turbine stage, using a small element size in all pieces. Given that the number of stator and rotor blades is usually around 200, such simulations would require millions of elements. This work presents a new numerical methodology, specifically developed for the accurate modelling of the tangling problem that, depending on the turbine configuration, is able to reduce the number of nodes up to an order of magnitude without losing accuracy. The methodology, which benefits from the cyclic configuration of turbines, is successfully applied to the numerical analysis of a hypothetical tangling event in a turbine, providing valuable data such as the rotating velocity decrease of the turbine, the braking torque and the damage suffered by the blades. The methodology is somewhat general and can be applied to any problem in which damage caused by the interaction between a rotating and static piece is to be analysed

Influencia de la velocidad de deformación en el modo de rotura de vigas de hormigón armado de alta resistencia

Gran parte de los edificios e infraestructuras que son susceptibles de ser objeto de un atentado terrorista están sustentados por una estructura portante de hormigón armado. El comportamiento de estructuras de hormigón armado está bien caracterizado ante solicitaciones estáticas, por el contrario, existen todavía incertidumbres sobre el comportamiento ante cargas impulsivas como la que provoca una explosión. Por este motivo en este trabajo se estudia un mismo esquema estructural ante dos solicitaciones de distinta velocidad de deformación, con el objeto de comprobar su influencia en el modo de fallo de la estructura. Se parte de una campaña experimental desarrollada por la Agencia de Defensa de Suecia sobre vigas de hormigón armado de alta resistencia, a partir de la cual se desarrollan estudios analíticos y simulaciones numéricas. Se comprueba que ante carga impulsiva las vigas tienen una resistencia mayor que ante carga estática, si bien con cuantías altas de armado pueden presentarse modos de fallo frágiles, lo que debe ser tenido en cuenta en el diseño de estructuras de hormigón armado para que sean seguras ante explosiones

Effect of the temperature, strain rate and microstructure on flow and fracture characteristics of Ti-45Al-2Nb-2Mn+0.8vol.% TiB2 XD alloy

A series of quasi-static and dynamic tensile tests at varying temperatures were carried out to determine the mechanical behaviour of Ti-45Al-2Nb-2Mn+0.8vol.% TiB2 XD as-HIPed alloy. The temperature for the tests ranged from room temperature to 850  ∘C. The effect of the temperature on the ultimate tensile strength, as expected, was almost negligible within the selected temperature range. Nevertheless, the plastic flow suffered some softening because of the temperature. This alloy presents a relatively low ductility; thus, a low tensile strain to failure. The dynamic tests were performed in a Split Hopkinson Tension Bar, showing an increase of the ultimate tensile strength due to the strain rate hardening effect. Johnson-Cook constitutive relation was used to model the plastic flow. A post-testing microstructural of the specimens revealed an inhomogeneous structure, consisting of lamellar α2 + γ structure and γ phase equiaxed grains in the centre, and a fully lamellar structure on the rest. The assessment of the duplex-fully lamellar area ratio showed a clear relationship between the microstructure and the fracture behaviour