Capacidad de absorción de explosiones mediante espuma mineral frágil: evaluación experimental

Resumen

Los materiales celulares, como la espuma de aluminio, han demostrado ser eficaces como absorbentes de energía. En este artículo se presenta la respuesta frente a una explosión de un revestimiento de protección frágil a base de espuma mineral. El montaje experimental utilizado consiste en un marco de acero rígido (1000 mm × 1000 mm × 15 mm) con una cavidad cuadrada de 300 mm x 300 mm en el centro. Una placa de aluminio, que representa la estructura, con una superficie total de 400 mm × 400 mm y un espesor de 2 mm se sujeta al marco de acero. Se utilizan dos cámaras de alta velocidad sincronizadas en una configuración estereoscópica para capturar la respuesta dinámica de la placa de aluminio a una velocidad de 20000 fotogramas por segundo. Los campos de deformación transitoria se calculan utilizando una técnica de correlación de imagen digital tridimensional. La carga de la explosión se obtiene detonando 20 g de C4 colocado a una distancia de 250 mm del centro de la placa de aluminio ensayada. La capacidad de absorción de la espuma mineral frágil se evalúa comparando el desplazamiento fuera del plano, la velocidad, la aceleración y la deformación principal mayor de la placa de aluminio delgada con y sin la espuma mineral protectora. Se consideran dos configuraciones de espuma con diferentes espesores: 60 mm y 120 mm. Se demuestra que la adición de espuma mineral frágil reduce el desplazamiento fuera del plano, junto con la velocidad de desplazamiento y la aceleración de la placa de aluminio, al menos en un factor de dos. El análisis post-mortem de las espumas muestra que la mitigación de la carga de la explosión en el montaje considerado y bajo la carga considerada se consigue parcialmente mediante el aplastamiento de las paredes celulares, pero sobre todo mediante el crecimiento de fisuras en la muestra.