Analisis experimental y numerico del comportamiento mecanico del material compuesto base aramida empleado en protecciones personales
- Autores: Ignacio Rubio
- Directores de la Tesis: Marcos Rodríguez Millán (dir. tes.), José Antonio Loya Lorenzo (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Eugenio Giner Maravilla (presid.), Josefa Díaz Álvarez (secret.), Gemma Romualdo Torres (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Mecánica y de Organización Industrial por la Universidad Carlos III de Madrid
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
- Resumen
Los esfuerzos por mejorar las protecciones personales se han incrementado en los últimos años debido al reciente aumento del terrorismo civil y conflictos internacionales, permitiendo minimizar la morbilidad y mortalidad resultante de traumatismos cráneo-encefálicos por amenaza balística. En la actualidad se destinan continuos esfuerzos para reducir aún más el peso del casco sin disminución de la resistencia balística, la cual está regulada por estrictas normativas. Esta es actualmente una de las principales preocupaciones de las fuerzas armadas y de industria de seguridad. El uso de materiales compuestos, concretamente el material compuesto base aramida, ha cobrado mayor relevancia en los últimos años en el sector de la defensa y la industria de la seguridad, debido a su alta resistencia al impacto y notable capacidad de absorción de energía combinado con un bajo peso.
Alineado con lo mencionado anteriormente, el objetivo de esta tesis doctoral es el desarrollo de una herramienta numérica predictiva, capaz de reproducir el comportamiento frente a impacto balístico del material compuesto de fibra de aramida, empleado en el desarrollo y fabricación de protecciones personales. El interés de los fabricantes de disminuir el coste de desarrollo de una protección personal justifica el objetivo planteado. Para la consecución de dicho objetivo se ha desarrollado una metodología combinada experimental y numérica que permite calibrar los modelos de elementos finitos de simulación en placa plana y su correspondiente validación en modelos numéricos impacto en casco de combate, a través de ensayos experimentales sobre protecciones reales. Una de las principales características del modelo numérico desarrollado, es la modelización multicapa del material compuesto que permite discretizar el laminado en sub-láminas independientes, permitiendo de este modo, escoger el número de capas necesario para alcanzar un nivel de protección determinado y otorgando al modelo un nivel alto de realismo y precisión.
De manera complementaria, se ha llevado a cabo una campaña completa de ensayos experimentales sobre placa plana sometida a impacto de baja velocidad con el fin de analizar el comportamiento del material ante este tipo de cargas dinámicas. Los resultados obtenidos han proporcionado parámetros relevantes para el desarrollo de los modelos numéricos de impacto balístico.
La calibración y validación se ha realizado a través de diferentes análisis empleando proyectiles de diferentes geometrías, masas y velocidades de impacto. En primer lugar, Una buena correlación entre los resultados experimentales y los proporcionados por el modelo numérico valida el modelo numérico propuesto.
El modelo presentado resulta una herramienta de gran potencial para el diseño y fabricación de cascos de combate debido a la versatilidad de aplicación que posee, permitiendo ajustar el número de capas exacto atendiendo al nivel de protección a alcanzar.
