Las arenas cementadas son muy comunes en sistemas naturales y artificiales, desde suelos biocementados hasta areniscas, donde la uni\u00f3n entre part\u00edculas desempe\u00f1a un papel fundamental en el comportamiento mec\u00e1nico. Modelar con precisi\u00f3n la influencia de la cementaci\u00f3n en la deformaci\u00f3n y la rotura sigue siendo un reto debido al complejo acoplamiento entre la estructura granular y las caracter\u00edsticas de la cementaci\u00f3n a escala de part\u00edcula. Esta tesis establece un marco num\u00e9rico integral basado en el M\u00e9todo de Elementos Discretos (DEM) para modelar arenas d\u00e9bil y fuertemente cementadas, integrando desarrollos num\u00e9ricos, modelizaci\u00f3n micromec\u00e1nica y validaci\u00f3n experimental. <\/p>\n
Siguiendo una filosof\u00eda de modelizaci\u00f3n que avanza de lo simple a lo complejo, la arena cementada se representa como una combinaci\u00f3n de un esqueleto de arena limpia y una cementaci\u00f3n superpuesta. Este enfoque permite una clara separaci\u00f3n entre las contribuciones granulares y las de la cementaci\u00f3n, mejora la interpretabilidad f\u00edsica y reduce la necesidad de una calibraci\u00f3n num\u00e9rica excesiva. La investigaci\u00f3n incluye desarrollos te\u00f3ricos en la metodolog\u00eda DEM y estudios de aplicaci\u00f3n que abarcan materiales granulares no cementados, d\u00e9bilmente cementados y fuertemente cementados, validados sistem\u00e1ticamente con datos experimentales. <\/p>\n
A nivel te\u00f3rico, se propone un marco estandarizado para la generaci\u00f3n de empaquetamientos de part\u00edculas, que formaliza expl\u00edcitamente el conocimiento t\u00e1cito impl\u00edcito en los procedimientos emp\u00edricos. Se introduce un algoritmo denominado \u00abExpansi\u00f3n de radio mejorada con servocontrol y desplazamiento aleatorio\u00bb (IRESR) para garantizar un control robusto de las tensiones y mitigar los efectos de contorno, y se desarrolla la herramienta de c\u00f3digo abierto DEMGen para generar y caracterizar empaquetamientos de part\u00edculas representativos. Se establecen dos modelos de part\u00edculas unidas: un modelo de enlace paralelo mejorado (PBM) y un modelo de enlace paralelo con da\u00f1o bilineal (PBBDM), incorporando este \u00faltimo el da\u00f1o progresivo basado en la energ\u00eda de fractura y el ablandamiento posterior al pico. Adem\u00e1s, se desarrolla una estrategia de calibraci\u00f3n de par\u00e1metros acelerada por aprendizaje autom\u00e1tico (ML) para mejorar la eficiencia de la calibraci\u00f3n sin perder precisi\u00f3n. <\/p>\n
El marco se aplica a arenas sin cementaci\u00f3n, arenas con cementaci\u00f3n d\u00e9bil y arenas con cementaci\u00f3n fuerte. Las arenas biocementadas se modelan utilizando caracter\u00edsticas de la calcita obtenidas mediante microtomograf\u00eda computarizada, mientras que la arenisca de Fontainebleau se simula mediante un enfoque de crecimiento excesivo de part\u00edculas basado en la f\u00edsica. Los resultados revelan una transici\u00f3n de un comportamiento dominado por el contacto a uno dominado por la uni\u00f3n a medida que aumenta la cementaci\u00f3n, lo que demuestra la solidez y la aplicabilidad general del marco propuesto. <\/p>\n
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Tutores:<\/strong><\/p>\n
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