Blast-wave absorption capacity of sandwich structures incorporating cellular materials

A incorporação de materiais absorsores de energia (AE) em sistemas de protecção é uma clara possibilidade de melhoraria do seu desempenho, devido à elevada relação entre a sua resistência e o seu peso, e a excelente capacidade para absorverem energia quando solicitados dinamicamente. As propriedades mecânicas da cortiça (e.g. a baixa densidade e a elevada rigidez e resistência específicas) sugerem que este material — assim como os seus derivados — podem apresentar propriedades excelentes quando aplicados como núcleos em sistemas AE do tipo estrutura sanduíche. Esta dissertação engloba trabalho experimental e numérico. O primeiro conjunto de testes experimentais consistiu na caracterização experimental dinâmica (ondas de choque de explosivos) do comportamento de dois micra aglomerados de cortiça (MAC), NL20 e TB40. Um pendulo balístico de 4 cabos foi usado para a medição do impulso transmitido a uma amostra de MAC impactada por uma onda de choque com origem na detonação de um explosivo energético. Foi registado o movimento do pêndulo e os valores de força resultantes. Um modelo numérico do problema recorrendo ao método dos elementos finitos (MEF) foi também desenvolvido, apresentando uma elevada correlação com a análise experimental, permitindo assim o desenvolvimento de um modelo constitutivo adequado à modelação do comportamento dinâmico dos MAC neste tipo de solicitações. Na segunda fase de testes experimentais, os MAC testados anteriormente são incorporados como núcleos em estruturas sanduíche com faces de alumínio (liga 5754-H22). Foram medidos os valores de defleção e o impulso transmitido ao pêndulo através do movimento oscilatório. São determinados os efeitos da densidade e da espessura dos núcleos na resposta estrutural do sistema. Também neste caso foi desenvolvido um modelo recorrendo ao MEF e posteriormente validado com resultados experimentais.

Radiation from a D-dimensional collision of shock waves: two-dimensional reduction and Carter–Penrose diagram

We analyze the causal structure of the two-dimensional (2D) reduced background used in the perturbative treatment of a head-on collision of two D-dimensional Aichelburg–Sexl gravitational shock waves. After defining all causal boundaries, namely the future light-cone of the collision and the past light-cone of a future observer, we obtain characteristic coordinates using two independent methods. The first is a geometrical construction of the null rays which define the various light cones, using a parametric representation. The second is a transformation of the 2D reduced wave operator for the problem into a hyperbolic form. The characteristic coordinates are then compactified allowing us to represent all causal light rays in a conformal Carter–Penrose diagram. Our construction holds to all orders in perturbation theory. In particular, we can easily identify the singularities of the source functions and of the Green’s functions appearing in the perturbative expansion, at each order, which is crucial for a successful numerical evaluation of any higher order corrections using this method.