Numerical simulation to assess the elastic-strain energy distribution in a silicon rubber disk subjected to a punch shear test (PST)

• Adrián Lopera-Valle ^[1] ; Fabio A. Suárez-Bustamante ^[1] ; Juan P. Hernández-Ortiz ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
• Localización: DYNA: revista de la Facultad de Minas. Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín, ISSN 0012-7353, Vol. 83, Nº. 195, 2016, págs. 112-120
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Simulación numérica para evaluar la distribución de energía de deformación en un disco de caucho siliconado sometido a un ensayo de corte por punzonado (PST)
• Enlaces
  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    Simulaciones por el método de elementos finitos fueron empleadas para comprender como se distribuye la energía de deformación al interior de muestras con forma de disco durante un ensayo de punzonado. El módulo de Young puede calcularse a partir de este ensayo; sin embargo, no hay suficiente información disponible sobre la manera en la cual se distribuye la energía de deformación en una muestra durante el proceso de deformación. La metodología propuesta busca dar luces alrededor del proceso de deformación. Resultados experimentales obtenidos con muestras de cauchos siliconados curados fueron usados para validar los resultados de las simulaciones. Se encontró que el valor estimado para del módulo de Young depende de la relación entre el diámetro de la muestra y el diámetro del punzón. Entender como la energía se acumula durante el ensayo de punzonado es un aspecto importante y útil para el diseño de sistemas de protección balística.

  • English

    Finite element method simulations were implemented to understand how the strain energy is distributed in a disk-like sample during a punch shear test. Material’s Young modulus can be estimated from this test; however, there is not enough available information about the distribution of the strain energy inside the sample during the deformation process. The proposed methodology seeks to give insight into the deformation process. Experimental results for a cured silicon rubber sample were used to validate the simulation results. It was found that the estimation of the Young modulus with the punch shear test depends on the ratio between the span-to-punch diameters. This conclusion applies to the simulated results, following Timoshenko’s theory for the deformation of thin plates. Understanding how energy is accumulated during a punch shear test is an important and useful characteristic in terms of the design of armor systems.