Spalling e DoP em alvos metálicos : estudos analíticos e numéricos

• Autor(a) principal: Lopes, Christian Raposo
• Data de Publicação: 2009
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/2493
• topic: Engenharia mecânica; Projécteis; Impacto (Mecânica); Metais

As constantes formas de ameaça requerem o desenvolvimento constante de mecanismos de protecção, capazes de suster ataques de diversos tipos. Estes mecanismos devem possuir qualificações de segurança elevadas, visando a protecção de pessoas, veículos ou infraestruturas. O desenvolvimento tecnológico de sistemas de protecção inovadores permite acompanhar a evolução do tipo, tecnologia e performance das ameaças (armas, projécteis, explosivos, etc.). Consequentemente, é de grande importância o desenvolvimento de meios capazes de avaliar a capacidade de absorção de impacto dos referidos sistemas de protecção, sistemas esses que devem fornecer a resistência necessária ao impacto de ameaça. Neste trabalho procura-se estudar o comportamento ao impacto balístico de sistemas de protecção metálicos. Estudam-se numericamente os factores que influenciam a capacidade de absorção de energia de um alvo. Apresenta-se uma investigação detalhada das características de absorção de impacto de alvos com diferentes espessuras, impactados por projécteis com forma de ponta cilíndrica, hemisférica, cónica e ogival. Analisa-se a influência de vários parâmetros que afectam a capacidade de absorção de energia do alvo, tais como, a energia cinética de impacto, a forma de ponta do projéctil, as espessuras e os modos de cedência dos alvos. Faz-se a caracterização do comportamento mecânico ao impacto do aço Weldox 460 E, recorrendo ao programa de elemento finitos Abaqus. Evidencia-se, através da análise dos resultados numéricos, a dependência do modo de cedência do alvo em relação ao tipo de projéctil utilizado. Verifica-se um aumento da velocidade de limite balístico com o aumento da espessura do alvo, induzindo um aumento da capacidade de protecção deste. Denota-se a influência da forma de ponta do projéctil e da velocidade inicial de impacto na variação da velocidade residual do projéctil. Ilustra-se o aumento de absorção de energia por parte do alvo, com o aumento de espessura deste. É ainda notória uma absorção de energia de forma mais rápida para projécteis com configuração cilíndrica, verificando-se o inverso em projécteis de configuração ogival. ABSTRACT: The constant forms of threat require the constant development of protection systems capable of sustaining various types of attacks. These mechanisms should have high safety qualifications concerning the protection of people, vehicles or buildings. The development of innovative security systems can follow the evolution of type, technology and performance of the threats (weapons, projectiles, explosives, etc.). Therefore it is of extreme importance the development of means capable of evaluating the impact absorption capability of the before mentioned protection systems, which should be able to provide the resistence needed for the impact of a threat. This work presents a study of the behavior of metal protection systems against a ballistic impact where the afecting factors of the energy absorption capability of a target are numerically analysed. A detailed investigation of the impact absorption characteristics of a target with different thickness when collided by projectiles with blunt, hemispherical, conical and ogival noses is presented. Influence of various parameters afecting the energy absorption capability of the target, such as the kinetic energy of the impacting projectile, its nose shape, failure mode and thickness is studied. The mechanical behavior under an impact loading of Weldox 460 E steel is analysed using the finite element program Abaqus. It is possible to verify the dependence of the failure mode of the target on the type of projectile being used. Along with the increasement of the thickness of the target it is observed that the same happens to its energy absorption and to the ballistic limit velocity. The projectile nose shape and the initial velocity of impact affect its residual velocity. It is also noticed a faster absorption of energy by the target for projectiles with blunt noses, with the opposite happening for the ones with ogival noses.