Modelamento e simulação de impacto balístico em sistema cerâmica-metal

Abstract

Novos sistemas de proteção balística vêm sendo recentemente criados com base em materiais de alta tecnologia. Um dos objetivos da indústria do ramo é desenvolver sistemas defensivos mais leves, porém mais fortes, que possibilitem ao portador, veicular ou humano, uma maior mobilidade com um maior nível de segurança. Este trabalho, baseado no trabalho original de Al-Qureshi et al [1], estuda matematicamente o comportamento de uma proteção contra um impacto de projétil. O modelo empregado inclui um sistema de proteção em camadas de cerâmica e metal, e ainda descreve o comportamento do projétil e as propriedades de absorção de impacto do sistema. A literatura ainda mostra que a taxa de erosão e desaceleração do projétil são altamente dependentes dos parâmetros geométricos e estruturais do material da proteção. O fenômeno de impacto e penetração é descrito em diferentes estágios, apresentando características particulares entre tais. As equações apresentadas demonstram diferentes propriedades do sistema ao longo dos estágios. Este trabalho ainda apresenta uma simulação matemática realizada sobre o modelo desenvolvido e aprimorado em busca de propriedades otimizadas do material para estudos futuros. Dentre as propriedades investigadas citam-se a espessura das placas utilizadas, o perfil de deformação do material metálico, a densidade da cerâmica, dentre outras características relevantes para o fenômeno. A rotina computacional possibilitou a aplicação de diferentes parâmetros nas equações propostas. Como resultado, gráficos e superfícies foram geradas, o que possibilitou uma análise mais profunda do modelo e um maior entendimento do processo de fratura em materiais por impacto de alta velocidade. Estudos futuros utilizarão estes resultados e desenvolvimentos para a produção de uma proteção balística que será utilizada para um experimento prático.