Estudio del Comportamiento de Placas Delgadas Sometidas a Cargas de Impacto Utilizando el Método de los Elementos Discretos

Abstract

En las últimas dos décadas ha habido una explosión en el uso de materiales poliméricos y sus compuestos para aplicaciones estructurales de alta prestación exigiendo cada vez mejores propiedades de los mismos. Esto ha resultado en criterios de aceptación más exigentes con respecto a todas sus propiedades, entre ellas las mecánicas. Además de las propiedades mecánicas usuales obtenidas en ensayos estáticos, es esencial conocer como es el comportamiento de los sistemas poliméricos bajo condiciones de cargas dinámicas, tales como cargas de impacto. Se pueden mencionar ejemplos de tales aplicaciones en paragolpes y paneles de automóviles, tanques de gasolina, contenedores, aspas de helicópteros entre otras. En todos los casos el suceso de los materiales en una aplicación requiere el conocimiento del perfil de sus propiedades y en particular, la caracterización de su desempeño frente a impacto. La simulación numérica del comportamiento mecánico de materiales poliméricos es hoy en día una herramienta que puede ser utilizada para comprender mejor los mecanismos por los cuales este tipo de materiales llega al colapso, y de esta forma aprovechar en forma más adecuada la información obtenida a través de ensayos experimentales. El comportamiento mecánico de polímeros es muy sensible a factores como temperatura, velocidad de deformación y composición química entre otras, siendo alterados fácilmente con la metodología de fabricación. Esta característica introduce considerables complicaciones en la caracterización mecánica de los mismos. Grandes esfuerzos se están realizando actualmente para mejorar las propiedades de plásticos combinando varios materiales, siendo este un campo vastísimo para nuevas investigaciones, donde la simulación numérica puede cumplir un importante papel. Dentro de este contexto en este trabajo se presenta un análisis de las configuraciones de ruptura, tensiones, balances de energía y curvas fuerza desplazamiento obtenidas mediante la simulación numérica por medio del MED, los mismos permiten obtener conclusiones acerca del comportamiento observado en los ensayos de impacto experimentales realizados sobre probetas de PMMA.