Un equipo de ingenieros de pregrado en UC San Diego ha descubierto un método que podría hacer que los materiales sean más resistentes frente a impactos masivos como terremotos o explosiones. Los estudiantes, realizando una investigación en el laboratorio de ingeniería estructural de la profesora Veronica Eliasson, usó un tubo de choque para generar poderosas explosiones dentro del tubo, a Mach 1.2 para ser exactos, es decir, más rápido que la velocidad del sonido. Luego usaron una cámara de ultra alta velocidad para capturar y analizar cómo les fue a los materiales con ciertos patrones.

Investigaciones previas del laboratorio de Eliasson habían demostrado que los obstáculos colocados en una espiral logarítmica (imagina un caparazón de Nautilus girando y girando) eran más capaces de disminuir la energía de una onda de choque y reducir el daño general que cuando estaban dispuestos en otros patrones. Los estudiantes dieron un paso más allá, probar si cortar tres ranuras en cada lado de sus materiales de obstáculos rectangulares atenuaría aún mejor el impacto en comparación con obstáculos similares dispuestos en una espiral logarítmica pero sin ranuras.

Descubrieron que estos surcos sí disminuían los impactos de lo que se llama onda de choque reflejada, una vez que la onda inicial golpea la espiral de obstáculos y se recupera. Los resultados no fueron concluyentes para la onda de choque transmitida inicial. Los estudiantes de pregrado informaron sus hallazgos en la revista. Modelado multidisciplinario y multiescala, Experimentos y Diseño .

"Esta investigación también se puede utilizar en aplicaciones militares y civiles, diseñar materiales y edificios para resistir mejor las explosiones de alta intensidad, "dijo Christina Scafidi, uno de los autores del artículo y graduado en ingeniería estructural en 2019.

Scafidi está haciendo una pasantía para DCI Engineers en San Diego este verano antes de regresar a la Escuela de Ingeniería Jacobs para obtener una maestría en ingeniería estructural este otoño.

"La industria del carbón ha tenido muchos accidentes fatales y creemos que esta investigación presenta un caso sólido para proteger a los trabajadores de las ondas expansivas que pueden propagarse fácilmente por toda una mina de carbón". "añadió Alexander Ivanov, un recién graduado en ingeniería aeroespacial y coautor del artículo. "Si todo el muro de la mina de carbón pudiera estar revestido con estos sólidos obstáculos geométricos, podría proporcionar una forma barata de proteger a todos los trabajadores de la mina ".

Ivanov, Scafidi, Nicolas Fassardi y Tal Shemen, todos los estudiantes de licenciatura en ingeniería que se graduaron en junio, tuvo que organizar meticulosamente los experimentos de ondas de choque, asegurándose de que no solo los materiales estén alineados correctamente y el tubo presurizado exactamente correctamente, pero también asegurándose de que el espejo y el sistema de lentes que usaron para capturar los resultados en la cámara de alta velocidad estuvieran en su lugar, también.

Los estudiantes se dirigían al laboratorio temprano en la mañana para intentar realizar sus experimentos con la menor cantidad posible de personas en el edificio.

"Todos los días llegábamos al laboratorio muy temprano porque el uso del tubo de choque era bastante ruidoso; crea esta reverberación que es fuerte incluso con la protección auditiva puesta, ", Dijo Scafidi." Así que hacíamos pruebas antes de que la mayoría de la gente entrara ".

Algunos de los estudiantes, como Scafidi y Fassardi, esperaban involucrarse en la investigación como estudiantes, aunque ninguno esperaba poder hacerlo como estudiantes de segundo año, que es cuando empezaron a trabajar en el laboratorio de Eliasson.

"Planeaba involucrarme en la investigación como estudiante, pero esta oportunidad llegó antes de lo que esperaba, como todavía me quedaban dos años de mi licenciatura y pensé que sería un mejor candidato de investigación el año siguiente, "dijo Fassardi, estudiante de ingeniería aeroespacial. "Sin embargo, esta oportunidad fue perfecta porque nuestro artículo se publicó solo dos semanas después de graduarnos de la universidad".

Fassardi trabajará para Lockheed Martin Space en Sunnyvale a partir de agosto.

"Quería unirme a un laboratorio, pero no sabía que para especializarse en ingeniería estructural tenías tantas opciones, ", Dijo Scafidi." Pensé que sería principalmente diseño civil. Entonces, unirme al laboratorio de Eliasson me mostró que puede adaptar su título a muchas otras cosas:investigación de ondas de choque, vigilancia de la salud estructural. Puedo usar lo que aprendí en su laboratorio a lo largo de mi carrera ".

Para Ivanov, que no había planeado hacer una investigación, la experiencia fue desafiante, gratificante, y, en última instancia, influyente:atribuye el trabajo en el laboratorio de Eliasson a su decisión de obtener un título de posgrado. Regresará a UC San Diego en el otoño para trabajar hacia una maestría en ingeniería mecánica y aeroespacial.