Simulación de impactos sobre láminas de material compuesto

El artículo describe en detalle las dificultades que entraña llevar a cabo simulaciones realistas, y en consecuencia útiles desde el punto de vista predictivo, de problemas de impactos localizados en láminas de materiales compuestos. En esta ocasión se cuenta con resultados experimentales obtenidos en torre de caída, en los que se deja caer un proyectil de cabeza semiesférica desde distintas alturas sobre una lámina cuadrada de material compuesto con los contornos fijos. Las exhaustivas simulaciones realizadas abarcaron distintos tipos de modelos constitutivos para el material, diversos modelos de daño, varios tipos de elementos y también diferentes estrategias de idealización geométrica (tridimensional y axisimétrica). Los resultados muestran que, a medida que progresa el daño, el problema se va haciendo sumamente complejo, pues requiere capturar bien el comienzo de los fallos interlaminares, así como reproducir con precisión el paso de un esquema resistente de tipo de flexión a otro de membrana, que es lo que va ocurriendo a medida que esos fallos se desarrollan. Los mejores resultados se obtuvieron empleando un gran número de elementos, con cuatro elementos en cada capa y disponiendo elementos cohesivos entre ellas. Además de las dificultades planteadas por la simulación numérica, conviene apuntar que en el estudio de estos problemas la caracterización de las propiedades y parámetros que gobiernan el comportamiento del material no suele ser tan precisa y fiable como sería de desear.The paper describes in some detail the difficulties encountered when conducting simulations intended to be realistic, and hence useful from a predictive viewpoint, of localised impact events on composite shells. Experimental results of drop tower tests were available on this occasion, consisting of an impactor with semi-spherical end being dropped from various heights onto a square shell made of composite material. The exhaustive simulations performed included different constitutive behaviours of the material, damage models, element types, and simulation strategies (three-dimensional and axially symmetric). The results show that, as the damage level increases, the problem becomes very complex because it requires capturing well the onset of interlaminar failures, as well as reproducing accurately the transition from a bending to a membrane resisting mechanism, which is what happens as those failures accumulate. The best results were obtained using very refined meshes, with four levels of elements per layer, and with cohesive elements between adjacent layers. Apart from the difficulties posed by the numerical simulation, it is worth pointing out that the study of these problems also tends to suffer because the characterisation of the parameters and properties governing the material behaviour is often less precise and reliable than desirabl