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• Comportamiento de la interfaz concreto-epoxi-FRP utilizando la teoría de mezclas serie/paralelo

  M. Molina, J. Cruz, S. Oller, H. Barbat, L. Gil

  Ingeniería e investigación (2011). Vol. 31 (3), pp. 26-39

  
  

  Abstract

  Diversos estudios experimentales han mostrado que uno de los factores que afectan el comportamiento de estructuras de concreto externamente reforzadas con Fiberglass Reinforced Plastic (FRP, por sus siglas en inglés) es la adherencia entre el concreto y el FRP. En complemento a la experimentación, en este artículo se propone el uso de la teoría de mezclas serie/paralelo en la simulación numérica como una herramienta para estudiar el comportamiento de la interfaz concreto-epoxi-FRP. Además, se presenta un ejemplo en el que se analizan los resultados de la simulación de un ensayo de adherencia por flexión y se contrastan con los obtenidos experimentalmente.

  Abstract
  Diversos estudios experimentales han mostrado que uno de los factores que afectan el comportamiento de estructuras de concreto externamente reforzadas con Fiberglass [...]

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• Non-destructive testing evaluation of low velocity impact damage in carbon fiber-reinforced laminated composites

  M. Pérez, L. Gil, S. Oller

  Ultrasound (2011). Vol. 66 (2), pp. 21-27

  
  

  Abstract

  Fiber-reinforced laminated composite materials are widely used in aircraft, modern vehicles and light-weight structures. With their high elastic modulus, high strength, and capability of being tailored for a several applications, these materials offer definite advantages compared to more traditional structural materials. However, their behavior under impact is of concern since those events may occur during manufacturing, normal operation or maintenance. The situation is critical for impacts that induce significant internal damage undetectable by visual inspection, which causes large reductions on the strength and stability of the structure. New standardized tests to assess the impact tolerance (ASTM D7136 and D7137) lose some of its appeal by its destructive nature as well as costs involved. Non-destructive techniques such as ultrasonic phased array or experimental modal analysis can be complementary in the evaluation of damage and structural integrity. The results of both destructive and non-destructive experiments carried out on forty-eight composite specimens are presented. A good correlation between incident impact energy and delaminated area as well as variation of eigenfrequencies is noticed. This study does not only provide a better understanding of the impact phenomenon but can also help in design and implementation of new test procedures for structural assessment.

  Abstract
  Fiber-reinforced laminated composite materials are widely used in aircraft, modern vehicles and light-weight structures. With their high elastic modulus, high strength, and [...]

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• A general constitutive model for vascular tissue considering stress driven growth and biological availability

  F. Bellomo, S. Oller, F. Armero, L. Nallim

  Computer modeling in engineering and sciencies (2011). Vol. 80 (1), pp. 1-22

  
  

  Abstract

  Some of the key factors that regulate growth and remodeling of tissues are fundamentally mechanical. However, it is important to take into account the role of biological availability to generate new tissue together with the stresses and strains in the processes of natural or pathological growth. In this sense, the model presented in this work is oriented to describe growth of vascular tissue under "stress driven growth" considering biological availability of the organism. The general theoretical framework is given by a kinematic formulation in large strain combined with the thermodynamic basis of open systems. The formulation uses a multiplicative decomposition of deformation gradient, splitting it in a growth part and visco-elastic part. The strains due to growth are incompatible and are controlled by unbalanced stresses related to a homeostatic state. Growth implies a volume change with an increase of mass maintaining constant the density. One of the most interesting features of the proposed model is the generation of new tissue taking into account the contribution of mass to the system controlled through the biological availability. Because soft biological tissues in general have a hierarchical structure with several components (usually a soft matrix reinforced with collagen fibers), the developed growth model is suitable for the growth characterization of each component. This allows considering a different behavior for each of them in the context of a generalized theory of mixtures.

  Abstract
  Some of the key factors that regulate growth and remodeling of tissues are fundamentally mechanical. However, it is important to take into account the role of biological availability [...]

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• Numerical Simulation of Matrix Reinforced Composite Materials Subjected to Compression Loads

  X. Martinez, S. Oller

  Archives of Comp. Meths. Engng. (2009). Vol. 16 (4), pp. 357-397

  
  

  Abstract

  This paper reviews the most common formulations to obtain the compression strength of long fiber composites due to fiber buckling. This failure mode was first studied by Rosen (Fibre Composite Materials, pp. 37–45, 1965) who defined two different fiber buckling modes, extensional and transverse. Further studies improved the first model proposed by Rosen by defining with more accuracy the mechanics of the problem. Although each formulation use a different approach to solve the problem, all of them agree in the dependence of fiber buckling on three main parameters: matrix shear strength, fiber initial misalignments and volumetric participation of the fibers in the composite. Once having described the different approaches used, and the parameters on which they depend, this paper describes a new formulation capable of obtaining the compression strength of composites taking into account the fiber buckling phenomenon. This formulation uses the serial/parallel mixing theory developed by Rastellini et al. (Comput. Struct. 86(9):879–896, 2008) to simulate the composite, and takes advantage of knowing the mechanical performance of the composite constituents to simulate the fiber buckling phenomenon. This is done with an homogenization procedure. It consists in introducing the interaction between fibers and matrix into their respective constitutive equations. The interaction between fiber and matrix takes into account fiber initial misalignments, its volumetric participation and the mechanical properties of both constituents. The new formulation proposed is implemented in a finite element code, taking into account that fibers can have different misalignment levels, and that the composite behaves differently if it is under tensile or compression forces. The mechanical performance of the formulation proposed is studied with several finite element simulations of compressed composites. Finally, the correctness of the formulation is proved by comparing the numerical results with the experimental tests provided by Barbero and Tomblin (Int. J. Solids Struct. 33(29):4379–4393, 1996), Tomblin et al. (Int. J. Solids Struct. 34(13):1667–1679, 1997).

  Abstract
  This paper reviews the most common formulations to obtain the compression strength of long fiber composites due to fiber buckling. This failure mode was first studied by Rosen [...]

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• Determinación de umbrales de daño sísmico en edificios porticados de hormigón armado proyectados conforme al EC-2 y EC-8

  J. Pérez, H. Barbat, S. Oller

  Hormigón y Acero (2009). Vol. 60 (251), pp. 77-87

  
  

  Abstract

  El Proyecto por Prestaciones de edificios contempla una serie de Estados Límite que el proyectista debe aplicar a los edificios emplazados en zonas sísmicas. Sin embargo, actualmente existe la dificultad de poder incorporar estos Estados Límite en el proyecto convencional de estructuras. En este trabajo se estudia la determinación objetiva de los umbrales de daño correspondientes a unos Estados Límite específicos, aplicando criterios con base en desplomes relativos de niveles, calculados a partir de la respuesta no lineal de los edificios porticados de hormigón armado, proyectados según las disposiciones normativas del EC-2 y EC-8. Los resultados muestran que los valores de los umbrales de daño son prácticamente independientes de la altura del edificio y que se pueden incorporar al proceso de proyecto de forma racional, correlacionándolos además con los índices de daño sísmico, para facilitar la evaluación rápida de la respuesta sísmica de los edificios de hormigón armado.

  Abstract
  El Proyecto por Prestaciones de edificios contempla una serie de Estados Límite que el proyectista debe aplicar a los edificios emplazados en zonas sísmicas. [...]

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• Estudio de estructuras de hormigón reforzadas con FRP mediante la teoría de mezclas serie/paralelo

  S. Oller, M. Molina, H. Barbat, X. Martinez

  Revista Internacional de Ingeniería de Estructuras (2009). Vol. 13-14 (1), pp. 29-54

  
  

  Abstract

  La simulación numérica del comportamiento de los materiales compuestos es un campo en desarrollo cuya aplicación a estructuras ha experimentado avances importantes que han conducido a mejores en el refuerzo de las mismas. En relación con este tema, el artículo parte de la teoría de mezclas serie/paralelo que permite deducir el comportamiento de los compuestos a partir de las ecuaciones constitutivas de los materiales componentes. Con el fin de destacar las ventajas que tiene esta herramienta en el análisis y el diseño de estructuras reparadas o rehabilitadas con polímeros reforzados con fibras largas (FRP), en el artículo se realizan análisis numéricos mediante modelos de elementos finitos de un conjunto de pórticos con distintas configuraciones de refuerzo. Los resultados obtenidos muestran que el uso esta teoría en los análisis de las estructuras reforzadas con FRP contribuyente a mejorar el diseño y el comportamiento de las estructuras. 

  Abstract
  La simulación numérica del comportamiento de los materiales compuestos es un campo en desarrollo cuya aplicación a estructuras ha experimentado avances [...]

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• Estudio de la interfaz hormigón-epoxi-frp de un ensayo de doble cortante por medio de la teoría de mezclas serie/paralelo

  M. Herrera, J. Cruz, S. Oller, H. Barbat, L. Gil

  Revista Internacional de Ingeniería de Estructuras (2009). Vol. 13-14 (1), pp. 99.116

  
  

  Abstract

  El uso de los compuestos para la rehabilitación y la reparación de estructuras de hormigón y de acero se ha ido imcrementando en las ultimas décadas. Frente a la necesidad de entender de una forma más apropiada el comportamiento de las estructuras reforzadas, la simulación numérica de los materiales compuestos ha surgido como una herramienta; sin embargo, es un campo que aún está en desarrollo. En este trabajo se desarrolla la teoría de mezclas serie/paralelo como una alternativa eficiente para el análisis de estructuras reforzados con fibras largas (FRP) y se estudia con detalle el comportamiento de la interfaz hormigón-adhesivo-FRP. Utilizando el programa de elementos finitos no lineal PLCDYN, se hace una simulación tridimensional de un ensayo de doble cortante y se compara con los resultados obtenidos en el laboratorio. Se han podido evidenciar las ventajas de esta teoría como herramienta para el análisis numérico de los materiales compuestos.

  Abstract
  El uso de los compuestos para la rehabilitación y la reparación de estructuras de hormigón y de acero se ha ido imcrementando en las ultimas décadas. [...]

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• Discrete-continuum hybrid modelling of flowing and static regimes

  I. Iaconeta, E. Oñate, A. LARESE

  Monograph CIMNE (2019). M188

  
  

  Abstract

  Bulk handling, transport and processing of granular materials and powders are fundamental operations in a wide range of industrial processes and geophysical phenomena. Particulate materials, which can be found in nature, are usually characterized by a grain size which can range across several scales: from nanometre to the order of metre. Depending on the volume fraction and on the shear strain conditions, granular materials can have different behaviours and often can be expressed as a new state of matter with properties of solids, liquids and gases. For the above reasons, both the experimental and the numerical analysis of granular media is still a difficult task and the prediction of their dynamic behaviour still represents, nowadays, an important challenge. The main goal of the current monograph is the development of a numerical strategy with the objective of studying the macroscopic behaviour of dry granular flows in quasi-static and dense flow regime. The problem is defined in a continuum mechanics framework and the balance laws, which govern the behaviour of a solid body, are solved by using a Lagrangian formalism. The Material Point Method (MPM), a particle-based method, is chosen due to its features which make it very suitable for the solution of large deformation problems involving complex history-dependent constitutive laws. An irreducible formulation using a Mohr-Coulomb constitutive law, which takes into account geometric non-linearities, is implemented within the MPM framework. The numerical strategy is verified and validated against several benchmark tests and experimental results, available in the literature. Further, a mixed formulation is implemented for the solution of granular flows that undergo undrained conditions. Finally, the developed MPM strategy is used and tested against the experimental study performed for the characterization of the flowability of several types of sucrose. The capabilities and limitations of this numerical strategy are observed and discussed and the bases for future research are outlined.

  Abstract
  Bulk handling, transport and processing of granular materials and powders are fundamental operations in a wide range of industrial processes and geophysical phenomena. Particulate [...]

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• Comportamiento sísmico de edificios de hormigón armado de ductilidad limitada

  J. Vielma-Perez, H. Barbat, S. Oller

  Acero y Hormigón (2008). Vol. 59 (248), pp. 87-101

  
  

  Abstract

  En el proyecto sismorresistente de edificios es necesario conocer previamente el valor de la ductilidad que éstos podrán llegar a alcanzar al ser sometidos a movimientos sísmicos fuertes. Los valores de ductilidad de referencia están incluidos en las normas de proyecto sismorresistente. Su estimación también puede hacerse bajo criterio de expertos o de la observación de la respuesta que los edificios han tenido ante determinados terremotos. Sin embargo, en el pasado, el problema se ha enfocado generalmente en la respuesta de edificios dúctiles, como son los edificios porticados con vigas de canto, sin que existan muchas referencias que permitan conocer la respuesta de los edificios de ductilidad limitada, entre los que se encuentran los edificios con forjados reticulares, que es la tipología más usual en España. En este trabajo se estudia la respuesta no lineal de edificios de ductilidad limitada, proyectados conforme a los requisitos de la instrucción española (EHE) y la norma sismorresistente NCSE-02, y se obtienen los valores de ductilidad a partir de dicha respuesta, lo que permiten verificar los valores de los factores de reducción aplicados en la determinación de las fuerzas sísmicas y los valores de reserva de resistencia. La evaluación de los edificios se complementa mediante la determinación de las curvas de fragilidad y de las matrices de probabilidad de daño, que permiten conocer la probabilidad de excedencia de Estados Límite previamente establecidos.

  Abstract
  En el proyecto sismorresistente de edificios es necesario conocer previamente el valor de la ductilidad que éstos podrán llegar a alcanzar al ser sometidos a [...]

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• An analytical–numerical approach to simulate the dynamic behaviour of arbitrarily laminated composite plates

  L. Nallim, S. Oller

  Composite Structures (2008). Vol. 85 (4), pp. 311-325

  
  

  Abstract

  A general analytical–numerical approach developed for the dynamical analysis of unsymmetrically laminated plates of general quadrilateral planforms is presented in this work. An arbitrary quadrilateral thin flat laminate is mapped onto a square basic one, so that a unique macro-element is constructed for the whole plate. The Ritz method is applied to evaluate the governing equation in which the coupling effects of bending and stretching are contained. All possible transverse boundary conditions combining with the different in-plane constraints are considered in the analysis. The resulting algorithm possesses great flexibility, it is easy to program and it needs minimal input information. For these reasons, the proposed methodology results convenient for large scale structural design and analysis where repeated calculations are often required.

  Abstract
  A general analytical–numerical approach developed for the dynamical analysis of unsymmetrically laminated plates of general quadrilateral planforms is presented in this [...]

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