MODELOS DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE BLINDAJES TRANSPARENTES

1. INTRODUCCIÓN: Actualmente, existe un mercado amplio en el área de blindajes para diversas aplicaciones. Por mercado amplio se hace referencia a una alta demanda aunque la oferta es limitada a algunas empresas muy específicas del sector. En particular, los compuestos laminados transparentes son de gran interés en aplicaciones balísticas para blindajes de vehículos en general. Estos fenómenos balísticos han sido estudiados, sin embargo, cuando se busca optimizar el peso de estos blindajes de materiales compuestos, se deben entender todos los fenómenos que ocurren al presentarse impactos de proyectiles a alta velocidad: propagación de ondas de esfuerzo, ondas de choque, penetración (falla de los laminados), esfuerzos residuales por deltas de temperatura en las aplicaciones, multi-impactos, entre otros. Diferentes autores han contribuido con el estudio de algunos fenómenos como análisis de ondas de esfuerzo unidimensionales (Mines, 2004), propagación de ondas de esfuerzo en compuestos laminados (Lundergan, 1971), influencia de la configuración de los laminados compuestos en la protección balística (Jantharat, 2014), soluciones analíticas de impacto en compuestos con capas heterogéneas (Chen et al, 2004), efectos de temperatura en impactos en compuestos laminados (Kwang-Hee, 2001), entre otros. Dados todos estos fenómenos actuando al tiempo, se buscará determinar un modelo analítico con el que se pueda predecir la respuesta del compuesto laminado considerando todos estos parámetros, con el fin de disminuir el peso del compuesto laminado mientras se cumplen con las restricciones principales de protección balística. Este es un campo importante ya que día a día se busca que el comportamiento de los blindajes sea mejorado sin comprometer la integridad de las partes a proteger.

2. MÉTODO:

3. Keypoints del proyecto: 1. Determinar los factores de ingeniería más relevantes en el diseño de blindajes transparentes. 2. Determinar los fenómenos de ingeniería más relevantes en el diseño de blindajes compuestos. 3. Modelar, de manera analítica, cada fenómeno seleccionado que actúa sobre el blindaje. 4. Modelar, de manera analítica, la interacción de los fenómenos actuando a la vez sobre el blindaje. 5. Realizar montajes experimentales con el fin de contrastar los modelos analíticos con resultados experimentales. 6. Realizar simulaciones computacionales para encontrar la respuesta del blindaje de manera computacional. 7. Proponer un método de diseño para blindajes transparentes de acuerdo a los requerimientos de ingeniería

4. REFERENCIAS: Barker L.M., A model for stress wave propagation in composite materials, Journal of Composite Materials, 1971. Propagation of stress waves in a laminated plate composite, Lundergan, Journal of Applied Phisics, 1971. Effects of temperature on impact damages in CFRP composite laminates, Kwang-Hee Im, Composites Part B: Engineering 2001. A one-dimensional stress wave analysis of a lightweight composite armour, Mines R.A.W., Composite Structures, 2004. Analytical solution to the plate impact problem of layered heterogeneous material systems, Chen, Chandra & Rajendran, International Journal of Solids and Structures, 2004. The effect of heterogeneity on plane wave propagation through layered composites, Chen & Chandra, Composites Science and Technology, 2004. Statistical analysis of fracture toughness of soda-lime glass determined by indentation, Gong & Chen, Journal of Non-Crystalline Solids, 2001. Design and material selection guidelines and strategies for transparent armor systems, Grujicic, Bell & Pandurangan, Materials and Design, 2012. Influence of the laminate configurations of transparent armor on its ballistic protection, Jantharat & McCuiston, Key Engineering Materials, 2014. Transparent armor ceramics as spacecraft Windows, Salem, Journal of American Ceramic Society, 2013.