En los resultados presentados de la modificación del modelo se evidencia un cambio significativo en el proceso de simulación del comportamiento de ondas. En la Figura 20 se presenta nuevamente el comportamiento de las ondas de las dos primeras capas del modelo y el proyectil, en este diagrama se observa la diferencia contra lo presentado inicialmente en la Figura 12 ya que las ondas oscilan entre superficies de capa cambiantes, es decir, los materiales de están comprimiendo durante el impacto. Bien se puede evidenciar también que la primera capa, que presenta una impedancia considerablemente menor, es la que tiene la mayor deformación, a diferencia del proyectil y la capa posterior que van disminuyendo lentamente su espesor.
Ahora bien, en los gráficos comparativos entre el modelo y la simulación se adicionó el comportamiento descrito en el modelo con las deformaciones. Primero se denota que hay cambios significativos respecto a la versión anterior del modelo la que el esfuerzo es más
-3,0E+09 -2,5E+09 -2,0E+09 -1,5E+09 -1,0E+09 -5,0E+08 0,0E+00 5,0E+08 1,0E+09 1,5E+09
0,0E+00 3,0E-06 6,0E-06 9,0E-06 1,2E-05 1,5E-05
Es
fu
erzo
(Pa)
Tiempo (s)
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“oscilante” y no disminuye radicalmente su valor como ocurre en el modelo sin deformaciones. Entonces, se puede decir que el cambio en el comportamiento de los espesores de las capas es importante para que la magnitud de los esfuerzos sea oscilante y tenga un decremento más paulatino en el tiempo.
Por otra parte, se tiene que los picos de esfuerzo iniciales del nuevo modelo coinciden temporalmente con los de la simulación, evento que no ocurría en la versión anterior. Esto debido a que en capas posteriores se generan ondas en tiempos más reducidos por las deformaciones, o inclusive se crean muchas más ondas por la interacción más corta temporalmente entre superficies. Este pico puede representar la parte más importante del análisis, ya que de este depende el comportamiento de la interacción de ondas entre capas del laminado, y si se tiene un valor adecuado permite predecir en que momentos se van a presentar los esfuerzos máximos de cada capa.
Finalmente es importante aclarar que, a pesar de que en el nuevo modelo se presenta un comportamiento más similar entre picos con los resultados de la simulación, todavía hay un desfase importante entre las dos diferentes predicciones. Esto implica una gran falencia en el modelo dado que hay máximos que no logra predecir y podrían ser representativos a la hora de evaluar nuevas alternativas de blindaje.
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10. CONCLUSIONES
Después de haber culminado el proceso de integración de alternativas de simulación del impacto de la bala para refinar el modelo final, se puede concluir respecto a las metas alcanzadas y la efectividad del proceso. Como primer punto de consideración se concluye que evidentemente que se logra generar un modelo con el cual es posible simular el comportamiento de ondas mediante el análisis unidimensional de la propagación de la onda de esfuerzo, replicando el trabajo formulado por Raw Mines para blindaje liviano compuesto. Mediante este modelo se puede predecir qué magnitudes de esfuerzos se presentan durante el impacto de un proyectil en las capas del compuesto laminado, modificando variables como los materiales, espesores y velocidades de impacto.
Por parte de las simulaciones se concluye que el procedimiento seguido para el desarrollo del modelo de elemento finitos es el adecuado para llegar a una simplificación comparable con el modelo computacional diseñado. Sin embargo, por las restricciones implementadas, que son indispensables para poder realizar el análisis, se obtienen resultados con diferencias considerables debido a que se contemplan menos simplificaciones que en el modelo computacional. Ejemplo de esto es la definición de contactos entre las capas de material, que es un concepto que no se evalúa en el modelo y tiene gran relevancia en los resultados.
Ahora bien, a pesar de la diferencia entre la simulación y el modelo computacional se realizó el contraste de resultados evaluando las diferentes alternativas de mejora en cuanto al modelamiento adecuado del comportamiento de las ondas de esfuerzo. Ya a partir de la comparación se logró cambiar el modelo y se concluye que las modificaciones realizadas en este fueron influyentes en la predicción del comportamiento de las ondas, dado que asemejan mucho más el comportamiento simulado en el software Ansys y tienen una base más fundamentada.
Finalmente se concluye que el modelo final sigue quedando corto a la hora de calificarlo como un mecanismo para el estudio del comportamiento de las ondas de esfuerzo en la aplicación de impacto de proyectil en un compuesto laminado. En el momento sigue
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haciendo falta considerar que muchas de las simplificaciones efectuadas hacen que se pierda detalle en la predicción y no permite que se caracterice adecuadamente las ondas de esfuerzo en las capas del laminado. Se debe seguir modificando el modelo para optimizarlo y lograr crear una buena herramienta para diseño de nuevos conceptos de blindaje transparente y demás compuestos laminados sometidos a impacto de proyectiles.
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11. RECOMENDACIONES
Después de culminar el proyecto es posible evidenciar las falencias en el proceso y los puntos críticos en los cuales es posible mejorar e investigar para futuras ocasiones. Como se menciona en este documento las simplificaciones son el mayor problema para el correcto funcionamiento del modelo, si bien son importantes para hacerlo posible limitan significantemente las predicciones realizadas.
Un método adecuado que se puede recomendar a futuro es evaluar una a una las simplificaciones iterando y probando hasta que se pueda llegar a un balance adecuado y unos resultados acertados. En este balance se debe llegar a un punto medio entre las limitaciones del modelo computacional, y por ende del hardware donde se desarrolle, y las simplificaciones dirigidas a generalizar el fenómeno. Ejemplo de esto es el trabajo realizado con las deformaciones incluidas en el modelo final, esta modificación complejiza el modelo y lo hace menos eficiente (en términos computacionales), sin embargo, mejora significativamente los resultados obtenidos.
Más adelante se pueden revisar cuales conceptos se tienen en cuenta en las simulaciones y al tiempo no son considerados en el modelo, factor influyente en el desarrollo del proyecto. Anteriormente se había mencionado que los contactos entre las capas del laminado son importantes para la formulación del análisis de elementos finitos, si se incluyen los mismos en el modelo se puede llegar a resultados mucho más acertados.
Se espera que con estas recomendaciones se logre pulir el modelo de tal manera que pueda convertirse en una herramienta adecuada para la aplicación final, que es, la evaluación de nuevos conceptos de blindaje transparente mediante el estudio de las ondas de esfuerzo en cada capa del laminado.
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12. BIBLIOGRAFÍA
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[9] L. R. Izquierdo, Introducción a la programación orientada a objetos.
[10] R. C. G. Jorge A. Villalobos S, Fundamentos de programación, Bogotá D.C: Universidad de los Andes, Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación.
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13. ANEXOS
En esta sección se presentan los anexos del documento, entre los cuales se tiene el código del modelo escrito en lenguaje M, y detalles de la simulación.