Experimental and Numerical Modal Analysis of the Military Vehicle Hull

Análisis modal experimental y numérico del casco de un vehículo militar

Este artículo presenta un análisis modal experimental y numérico del casco de un vehículo militar. Debido a su adaptación a diversos sistemas de armas, es necesario realizar pruebas detalladas. Las simulaciones por ordenador son una herramienta muy útil. Para garantizar la fiabilidad de los resultados, es necesario validar los modelos. En este trabajo se utilizó el análisis modal. Se ha llevado a cabo mediante el método del martillo de arrastre. Se compararon tanto la frecuencia natural como la forma modal. Para la comparación se utilizó el Criterio de Aseguramiento Modal. Para determinar las áreas de incumplimiento, se prepararon las distribuciones de las diferencias relativas entre las formas modales experimentales y las de los elementos finitos (FE). Los resultados presentados indican una gran convergencia entre los resultados de los análisis numéricos y experimentales.

1. Introducción

Los vehículos blindados modernos, especialmente los destinados a fines especiales, desempeñan distintas funciones en el campo de batalla.  Su diseño, equipamiento y prestaciones vienen determinados por la finalidad prevista.  Los vehículos blindados pueden utilizarse como vehículos de transporte de infantería, vehículos de apoyo de fuego directo, vehículos de reconocimiento, vehículos de recuperación técnica y otros.  Durante su construcción se utiliza una concepción modular que permite realizar versiones adaptadas a diversas tareas.

La universalidad de la estructura conlleva requisitos adicionales que debe cumplir la estructura de base. Las diversas aplicaciones / sistemas de armas instalados generan diferentes valores de carga para el casco, la suspensión, el tren de rodaje y los sistemas de propulsión.

Por lo tanto, antes de tomar la decisión de cambiar la finalidad de un vehículo blindado, es necesario realizar las pruebas adecuadas. 

Una práctica habitual utilizada por los centros científicos y de investigación durante el diseño y el desarrollo de nuevas construcciones es el enfoque numérico mediante el método de los elementos finitos (EF).  El análisis por elementos finitos se ha convertido en una herramienta esencial para estimar las respuestas estructurales bajo cargas estáticas y dinámicas.  Se están llevando a cabo investigaciones [1, 2] para determinar la exposición de la tripulación y el equipo especializado a amenazas como el fuego directo, la explosión de minas antitanque y los artefactos explosivos improvisados. Este enfoque permite el desarrollo de soluciones para mejorar su protección [3-5], así como la optimización de sus parámetros para minimizar al máximo la exposición de la tripulación a las amenazas. Un aspecto importante en el proceso de diseño es también el cumplimiento de los requisitos internacionales para garantizar un grado adecuado de protección recogidos en normas como la STANAG 4569 de la OTAN.

Los métodos numéricos permiten una amplia gama de análisis, por ejemplo, el impacto de diversas variantes de configuración del equipo y del blindaje en el nivel de protección de la tripulación y el equipo, así como en las propiedades de tracción y funcionamiento.