Análisis del comportamiento mecánico de probetas de UHMWPE sometidas a impacto de baja velocidad

• Ignacio Rubio ^[1] ; Borja Valverde ^[1] ; M.ª Henar Miguélez ^[1] ; Carlos Santiuste ^[1] ; José A. Loya ^[1]
  1. [1] Universidad Carlos III de Madrid

     Universidad Carlos III de Madrid

     Madrid, España

     
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 8, 2024, págs. 187-192
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    Las fibras de polietileno de alto peso molecular (UHMWPE) se caracterizan por su alta resistencia a la tracción, su baja densidad y su gran resistencia a la corrosión y a la degradación. En concreto, su baja densidad combinada con un alto módulo elástico permite a estas fibras dispersar rápidamente los efectos propios de un proceso de impacto. Esto hace que el uso de materiales compuestos reforzados con estas fibras sea adecuado en el desarrollo de sistemas de protección a diferentes velocidades de impacto, como son las protecciones personales y los blindajes ligeros. Para analizar el comportamiento mecánico de composites de UHMWPE ante impacto a baja velocidad, se han realizado ensayos en una torre de caída de peso. Variando la energía de impacto, se han ensayado placas del mismo espesor fabricadas con diferentes tipos de UHMWPE, observando que el principal mecanismo de absorción de energía en el rango de energías de impacto estudiado es la delaminación entre capas de material. Utilizando el método de los elementos finitos, implementado en el código comercial ABAQUS/Explicit, se ha modelizado el ensayo de impacto a baja velocidad en torre de caída. Las predicciones numéricas en términos de fuerza máxima y daño inducido a la probeta se han comparado con los correspondientes resultados experimentales

  • English

    High molecular weight polyethylene (UHMWPE) fibres are characterized by their high tensile strength, low density and great resistance to corrosion and degradation. Specifically, their low density combined with a high elastic modulus allows these fibres to quickly disperse the effects of an impact process. This makes the use of composite materials reinforced with these fibres appropriate in the development of protection systems at different impact velocity, such as personal protection and lightweight armour. To analyse the mechanical behaviour of UHMWPE composites under low velocity impact, tests have been carried out in a drop weight tower. By varying the impact energy, plates of the same thickness manufactured with different types of UHMWPE have been tested, observing that the main energy absorption mechanism in the range of impact energies studied is the delamination between layers of material. Using the finite element method, implemented in the commercial code ABAQUS/Explicit, low velocity impact test in a drop tower has been modelled.

    Numerical predictions in terms of maximum force and damage induced to the virtual specimen have been compared with the corresponding experimental results