Modelización teórica y por elementos finitos del fenómeno de impacto a alta velocidad en laminados GFRP

Resumen

Se presentan nuevos modelos teóricos basados en criterios energéticos para predecir la respuesta balística de laminados de tejido de material compuesto. Estos modelos están formulados para impactos de alta velocidad donde las condiciones de contorno no tienen un papel relevante, es decir, la respuesta estructural local es la responsable del comportamiento balístico. Se utiliza una formulación no dimensional para analizar la influencia de las propiedades del material así como los parámetros geométricos en el comportamiento balístico del laminado. La física de los modelos está ligada a las contribuciones de los diferentes mecanismos de absorción de energía. Además, también se desarrolla un modelo 3D de elementos finitos por medio de un modelo de daño continuo que tiene en cuenta los diferentes mecanismos de fallo descritos en los modelos teóricos para simular el comportamiento del laminado sometido a impactos de alta velocidad y para validar las hipótesis de los modelos teóricos. Se lleva a cabo una comparación entre los modelos teóricos y el modelo de elementos finitos en términos de los mecanismos de absorción de energía. La capacidad predictiva de los modelos propuestos se verifica con resultados experimentales que se realizaron en este trabajo. Los resultados obtenidos muestran las dependencias entre la respuesta balística y los parámetros físicos de los modelos. Además, los modelos presentados se pueden usar para analizar la importancia relativa de los diferentes mecanismos de absorción de energía involucrados y su comparación con los modelos teóricos y el modelo de elementos finitos refleja los diferentes papeles que adoptan los mecanismos, dependiendo de las propiedades del material y de las características geométricas del laminado. Estos resultados resaltan la relavancia de los mecanismos de absorción de energía en el plano y fuera del plano que dominan el proceso de penetración dependiendo del espesor del laminado.