Diseño de prototipo de protección balística con integración de tecnología auxética

Abstract

[ES] Debido a los avances de los últimos años en distintos campos de la ingeniería, se ha hecho necesario un avance simultáneo en el desarrollo de materiales, en una búsqueda de materiales con mejor rendimiento, mejores propiedades mecánicas o simplemente con comportamientos más apropiados para las exigencias de diferentes aplicaciones. Dada esta necesidad, a finales de la década de 1980 los materiales auxéticos empiezan a captar el interés de los investigadores. Este tipo de materiales se caracteriza por tener un coeficiente de Poisson negativo, es decir, al ser “estirados” su sección transversal aumenta, a diferencia de los materiales convencionales (coeficiente de Poisson positivo), cuya sección transversal disminuye. Durante las siguientes treinta años se ha comprobado el gran potencial que muestran este tipo de materiales, no solo en el campo de la ingeniería, sino también en ciencias, medicina, materiales inteligentes, biomedicina e incluso defensa y deportes. Además, su aplicación se ha podido extender a diferentes tipos de materiales; como metales, polímeros, cerámicos y materiales compuestos. Con el fin de avanzar y contribuir en esta carrera de desarrollo e investigación de los materiales auxéticos, se ha llevado en este trabajo un estudio de una estructura reticular reentrante auxética mediante su aplicación, combinada en una estructura compuesta, en un sistema de protección balística. Se ha realizado un diseño, modelado y modelización de un prototipo de protección, seguido de una serie de simulaciones de elementos finitos con el fin de validar su eficacia ante diferentes tipos de impacto de proyectiles.

[EN] Due to the advances of recent years in different fields of engineering, a simultaneous advance in the development of materials has become necessary, in a search for materials with better performance, better mechanical properties or simply with more appropriate behaviors for the requirements of different applications. Given this need, auxetic materials began to attract the interest of researchers in the late 1980s. This type of material is characterized by having a negative Poisson's ratio, i.e., when "stretched" its cross-section increases, unlike conventional materials (positive Poisson's ratio), whose cross-section decreases. Over the next thirty years, the great potential shown by this type of materials has been proven, not only in the field of engineering, but also in science, medicine, intelligent materials, biomedicine and even defense and sports. Furthermore, its application has been extended to different types of materials, such as metals, polymers, ceramics and composites. In order to advance and contribute to this development and research career of auxetic materials, a study of an auxetic reentrant lattice structure has been carried out in this work through its application, combined in a composite structure, in a ballistic protection system. The design, modeling and modeling of a protection prototype was carried out, followed by a series of finite element simulations in order to validate its effectiveness against different types of projectile impact.