Estudio experimental y numérico del comportamiento de láminas de acero sometidas a impacto de media y alta velocidad

Abstract

[EN] In the present work it is experimentally and numerically analyzed the mechanical response of steel sheets subjected to medium and high impact velocity (40 m/s – 300 m/s). The experimental device developed, based on the Hopkinson bar technique, has allowed to evaluate the influence of friction in the fracture mechanics of the steel sheets. The material behaviour has been modelled using the Rusinek-Klepaczko constitutive relation which has been implemented into the FE code ABAQUS/Explicit via user subroutine. The validation of the results obtained from the numerical simulations has been made in terms of failure time, force-time history, ballistic limit and failure mode. The numerical simulations consider the influence of the projectile shape in the failure mode and particularly the petalling process apparition. The use of 3D simulation technique has permitted to reproduce accurately the asymmetry of this kind of processes.

[ES] En este trabajo se ha analizado experimental y numéricamente la respuesta mecánica de láminas de acero de bajo contenido en carbono (mild steel ES) sometidas a impacto de media y alta velocidad (40 m/s-300 m/s). El dispositivo experimental desarrollado, basado en la técnica de la barra Hopkinson, ha permitido constatar la influencia de la fricción en los mecanismos de fallo del componente. El comportamiento del material se ha modelizado mediante la ecuación constitutiva de Rusinek-Klepaczko, implementada a tal efecto en el código de elementos finitos ABAQUS/Explicit. La validación de los resultados numéricos con los datos de los ensayos experimentales realizados se ha llevado a cabo en términos de tiempo de fractura, evolución fuerza-tiempo, límite balístico y modo de fallo. Las simulaciones numéricas consideran la influencia de la forma del proyectil en el modo de fallo y en particular en la aparición del fenómeno de "petalling". La utilización de simulaciones 3D ha permitido reproducir con precisión la asimetría característica de este tipo de procesos.