Resistencia experimental de paneles de plancha reforzados ortogonalmente sometidos a carga de impacto - Espol (2015)
Se analiza en forma numérica y experimental, la respuesta al impacto del modelo de un panel del fondo de una lancha planeadora construida localmente en aleación de Aluminio, que presta servicio de patrulla en aguas de baja profundidad. Primero se aplica a nivel lineal la Teoría de Planchas Ortotrópicas, PO, y el Método de Elementos Finitos, al panel de 1.125x0.675 m que incluye 2 refuerzos longitudinales tipo platina de 35x3mm, y, 2 refuerzos transversales del mismo tipo de 70x3mm. Para esto, primero se ha desarrollado un programa usando lenguaje Visual Fortran, que implementa la solución de la flexión de una PO, mediante el Método de Diferencias Finitas. La solución proporciona valores aproximados de las deflexiones en los nodos, y a partir de ellas se calculan los momentos y fuerzas internas, y a su vez con ellas los esfuerzos. Luego, se modela el panel con elementos finitos planos, usando el programa ANSYS APDL 14, empleando un tamaño de malla de 1.5 cm, y considerando como empotrados todos los bordes del panel. Comparando las soluciones numéricas la TPO-DF predice valores de esfuerzos mayores a los obtenidos con el MEF, en aproximadamente 37%. Para la parte experimental, se construyeron tres especímenes del panel reforzado con Aleación de Aluminio Naval 5086 de 3 mm de espesor. Se realizaron cuatro tipos de pruebas con cada espécimen: carga estática, impacto preliminar, impacto y post impacto. En cada prueba se registran dos valores de deformación unitaria y desplazamiento vertical, con diferente razón de registro, de acuerdo con el tipo de carga aplicada. Las pruebas de impacto constituyen la parte medular en esta experimentación, y se desarrollaron dejando caer verticalmente un golpeador cilíndrico sobre el espécimen desde una altura de 2.03 m; se emplearon 834 y 1500 registros/seg, para el medidor de deformaciones unitarias y deflexión, respectivamente. La velocidad de impacto de 5.78 m/s se midió con sensores de luz “LDR”. Los resultados de las pruebas estéticas sirvieron para determinar la relación directa entre la deformación unitaria y deflexión, con el peso aplicado. Las pruebas preliminares de impacto se desarrollaron dejando caer una botella de plástico con agua sobre el espécimen y permitieron confirmar la operatividad de los equipos. En las pruebas de impacto el máximo valor de deformación unitaria fue de 800 , 3.5 veces por debajo del correspondiente al esfuerzo de fluencia del material; sin embargo, este parámetro no fue medido en el borde del golpeador, que es donde se produce el máximo esfuerzo. La deflexión máxima por impacto fue de 12.5 mm. Luego de las pruebas, se registró una deformación permanente máxima de 3.0 mm en los bordes del golpeador. Para analizar la influencia de los refuerzos, se comparó los resultados del panel con los de la zona central entre refuerzos, considerando como empotrados todos sus bordes. Se encontró que esta rigidización disminuye los esfuerzos en 35% aproximadamente.