A SIMULAÇÃO DE IMPACTOS BALÍSTICOS APLICADA A BLINDAGENS DE MATRIZES POLIMÉRICOS REFORÇADAS POR FIBRAS

SIMULAÇÃO DE IMPACTOS BALÍSTICOS APLICADA A BLINDAGENS DE MATRIZES POLIMÉRICOS REFORÇADAS POR FIBRAS

Renan Caique Meneghin Silva^[1] 

Manoel Henrique Araujo Alves(a)^[2] 

José Salgueiro^[3] 

1. RESUMO

O resumo é uma síntese do trabalho e inclui somente as principais informações sobre o tema em questão. Apresenta-se no resumo o objetivo do trabalho, a metodologia utilizada na investigação bem como os principais resultados, com uma breve conclusão mencionando as principais contribuições do trabalho científico.  Tudo deve ser redigido na terceira pessoa do singular em voz ativa numa sequência de frases concisas e objetivas, elaborado em único parágrafo e deve conter no máximo 200 palavras. As orientações aqui apresentadas se baseiam na norma para apresentação de artigo científico, a NBR 6022 (ABNT, 2003a).

Palavras-chave: palavra1. palavra2. palavra3. palavra4. (palavras importantes relacionadas ao trabalho que facilitariam sua busca e a classificação da área de estudo do mesmo).

1. INTRODUÇÃO

Muito tem sido desenvolvido e aplicado em tecnologia militar para a proteção individual e para proteção de equipes através de coletes a prova de balas e blindagem de veículos de passageiros. Essa tecnologia vem evoluindo desde a Primeira Guerra Mundial, quando os primeiros tanques blindados foram desenvolvidos.

Neste cenário, a blindagem desses tanques possuía a função de proteger o veículo de ataques, assim como estrutural. Durante a Primeira Guerra a blindagem possuía uma espessura de 12 mm, enquanto que ao final da Segunda Guerra Mundial, chegavam a 280 mm, fazendo com que os veículos pesassem cerca de 60 toneladas (SOUZA, 2016).

A evolução dos blindados se deu principalmente no período entreguerras, porém, devido à insegurança instaurada e crescente tensão entre os países, grande parte do desenvolvimento cientifico desta época permaneceu em confidencialidade, fazendo com que muito pouco fosse publicado acerca do assunto. Dessa forma, as blindagens foram evoluindo no decorrer dos anos, por métodos empíricos. Sendo sempre necessário gastar recursos para realizar os testes necessários para validação das técnicas de blindagem aplicadas.

Porém a demanda por materiais e técnicas cada vez mais avançadas e baratas foi aumentando cada vez mais, sendo necessário elevar a resistência das proteções balísticas diminuindo seu peso e aumentando seu conforto e mobilidade no caso de coletes. Com isso, várias pesquisas estão sendo direcionadas atualmente na utilização de materiais poliméricos. Estes possuem um alto teor de absorção de energia cinética, sendo o que essas pesquisas procuram. Dentre os vários materiais comumente utilizados estão os compósitos e laminados de fibras de polímeros, como poliéster, poliamida, aramida e fibras de polietileno de ultra alta massa molar (UHMWPE) (REFERÊNCIA RESISTÊNCIA BALÍSTICA DE COMPÓSITOS POLIMÉRICOS LAMINADOS), além das fibras de vidro e fibras naturais que estão cada vez mais se tornando comuns nesse campo.

Atualmente o método aplicado nos testes continua sendo empírico, porém determinados pela Norma do Exército Brasileiro (NEB) E-316. O blindado deve ser atingido cinco vezes pelo projétil, os danos então serão analisados e esta proteção entrará em uma classificação da NEB. Esse processo deve ser repetido para cada tipo de proteção que se queira avaliar o impacto de determinado projétil.

Visando eliminar esses tipos de ensaios, reduzindo custos e tempo, este trabalho visa substituir esses métodos por uma modelagem de elementos finitos em software, onde, através deste, consiga ser realizados os testes necessários para blindagens de matrizes poliméricas reforçadas por fibras, sendo possível modificar dados tanto do projétil como da proteção, modificando aspectos como espessura, resistência das mesmas, e assim, analisar todos os efeitos causados no ato do impacto, eliminando, dessa forma, os ensaios físicos de balísticas.

1. OBJETIVOS

Simular através do software SolidWorks, através de modelagem com método de elementos finitos o impacto balístico em blindagens de matrizes poliméricas reforçadas por fibras, de forma a compará-lo com situações reais, como um ensaio de tiros. Tendo em vista a utilização desta comparação de forma a homologar materiais utilizados na blindagem sem a necessidade da aplicação de uma grande quantidade de ensaios balísticos, dessa forma, economizando tempo e reduzindo custos no desenvolvimento e aplicação de blindagens. Tendo como base de estudo uma proteção blindada a partir de fibra de carbono impregnada com resina epóxi e outra com fibra de vidro, também impregnada com resina epóxi. A partir dessa comparação, verificando que os resultados são compatíveis com os métodos atuais, será possível dar continuidade à estudos com outros tipos de munição, com maiores ou menores calibres que apresentado neste trabalho, assim como na comprovação de novos materiais que possam ser utilizados como proteção balística.

1. METODOLOGIA

Foi realizada pesquisas em artigos e monografias nacionais e internacionais publicados nos últimos anos referentes a reforços de estruturas para blindagem com o uso de compósitos naturais e sintéticos, absorvendo as características dos materiais utilizados, bem como as técnicas utilizadas durante o experimento.

Este trabalho se baseia na Norma do Exército Brasileiro E-316, que trata dos ensaios balísticos e suas características para se determinar a resistência e a classificação de uma blindagem. Esta norma diz que para os efeitos de classificação, deve-se disparar contra a blindagem cinco vezes, com a velocidade dentro dos limites de tolerância, distanciado de, no mínimo, 50mm de qualquer borda do painel blindado ou de qualquer outro impacto anterior. Para se determinar se houve ou não perfuração do blindado, a face da placa testemunha oposta ao impacto deve ser iluminada por uma lâmpada de 60W, tendo a passagem de luz no lado oposto, é considerado que houve perfuração do projétil no blindado (EXÉRCITO BRASILEIRO, 2002).

A NEB E-316 também dita o nível de proteção de cada blindagem, atribuindo a cada nível uma munição específica para resistência da blindagem, de forma que saibamos qual a energia cinética que aquele nível deve suportar:

Tabela 1 - NEB E-316

NÍVEL DE PROTEÇÃO	MUNIÇÃO	ENERGIA CINÉTICA (J)	MASSA DO PROJÉTIL (g)	VELOCIDADE DO PROJÉTIL (m/s)
I	.22LRHV Chumbo	133	2,6	320 ± 12
.38 Special RN Chumbo	342	10,2	259 ± 15
II-A	9 mm FMJ	441	8,0	332 ± 12
.357 Magnum JSP	740	10,2	381 ± 15
II	9 mm FMJ	513	8,0	358 ± 12
.357 Magnum JSP	921	10,2	425 ± 15
III-A	9 mm FMJ	726	8,0	426 ± 15
.44 Magnum SWC Chumbo	1411	15,55	426 ± 15
III	7,62 mm FMJ	3406	9,7	838 ± 15

Fonte: EXÉRCITO BRASILEIRO, 2002