Tesis Doctorado
Emisión y propagación de sonido en materiales granulares: efecto sobre la compactación
Autor
Espíndola-Rojas, David Antonio
Institución
Resumen
Este trabajo de tesis presenta un estudio experimental acerca de la interacción entre ondas acústicas y materiales granulares densos, y se enfoca en la desestabilización mediante impulsos sónicos y ultrasónicos. En estecontexto, se evidencia un debilitamiento, reflejado en una disminución de lavelocidad del sonido efectiva en el medio, y un aumento de la plasticidad, revelado por una deformación macroscópica del medio granular, la que puede estar acompañada de deslizamientos relativos entre los granos que constituyen el medio. debido al tiempo que demanda este tipo de trabajo.Este estudio se divide en tres casos. En el primero, modelamos el proceso de compactación en columnas granulares producido por impulsiones sónicas,mediante una construcción basada en una cadena de bloques interactuandoentre sí elásticamente, pero friccionando contra las paredes del contenedor.Encontramos que nuestro modelo, a pesar de lo simple, comparte algunas de las características observadas en este tipo de experimentos, como son las ramas reversible e irreversible, ambas observadas experimentalmente en lacurva de compactación en función del número de eventos propagados.En segundo y tercer lugar, mediante un test de relajación de la deformación y un test de compresión triaxial, respectivamente, logramos cuantificar características sobre la interacción de la onda mecánica con los materiales granulares. Usando la propagación de ondas en materiales granulares tanto como para desestabilizar como para obtener información sobre las propiedades mecánicas y la estructura del medio, logramos caracterizar nuestro sistema granular. Así nos enfocamos en la modificación de la velocidad del sonido y de la viscosidad efectiva del medio como una función de la amplitud de la onda propagada. Mostramos que estos cambios en las propiedades mecánicas, pueden ser vistos como un proceso de envejecimiento, el que ocurre naturalmente sin perturbación aplicada, pero es acelerado en la presencia de estas. Este envejecimiento es producto de re-acomodos a nivel de granos,los que caracterizamos mediante la propagación de ondas de scattering. Para cumplir este objetivo, hemos usado un método llamado "lnterferometría de ondas coda" el que nos ayuda a obtener información acerca de los cambios estructurales en el medio.Mostramos también algunos fenómenos, relativamente novedosos, comoson la fluidificación acústica, los eventos de stick slip y la histéresis de velocidad del sonido. Todos estos fenómenos están relacionados a las múltiples nolinealidades a nivel de contacto. PFCHA-Becas Doctor en Ciencia Mención en Física 156p. PFCHA-Becas TERMINADA