Método de análisis de diseño dinámico

El método de análisis de diseño dinámico (DDAM) es un procedimiento analítico desarrollado por la Armada de los Estados Unidos para evaluar el diseño de equipos sometidos a cargas dinámicas causadas por explosiones submarinas (UNDEX). El análisis utiliza una forma de análisis de espectro de choque que estima la respuesta dinámica de un componente a la carga de choque provocada por el movimiento repentino de un buque de guerra. El proceso analítico simula la interacción entre el componente sometido a carga de choque y su estructura fija, y es un procedimiento estándar de ingeniería naval para la dinámica estructural a bordo de buques .

Todo el equipo esencial para la misión a bordo de buques de superficie y submarinos militares debe estar calificado para soportar cargas de choque submarinas causadas por cargas de profundidad , minas navales , misiles y torpedos . Una explosión submarina cerca de un buque o submarino puede ser devastadora para la capacidad operativa de la embarcación. Los daños pueden manifestarse como deformación del casco o incluso perforaciones más graves. Además, algunos daños pueden no ser evidentes y producirse como resultado de la carga de la onda expansiva sobre el equipo y los sistemas a bordo. Los daños en el equipo pueden incapacitar a la embarcación. Se ha dedicado un gran esfuerzo de investigación al estudio del choque submarina, especialmente durante el período posterior a la Segunda Guerra Mundial , cuando se hizo evidente que los buques de la armada podían quedar inutilizados por una explosión submarina sin contacto. ^{[ 1 ]} Por lo tanto, se realizó un esfuerzo conjunto para intentar que el equipo a bordo fuera más resistente al choque. Esto se logró mediante pruebas de choque en laboratorio del equipo antes de su instalación a bordo de los buques. Gracias a los avances en las capacidades de simulación y modelado por computadora , ahora es posible simular la respuesta de un buque a una explosión submarina e identificar posibles problemas o fallas sin necesidad de extensas pruebas de campo. Mediante el uso de técnicas analíticas DDAM, se ahorra tiempo y dinero. ^{[ 2 ]}

El DDAM simula la interacción entre el componente sometido a carga de impacto y su estructura fija, ya que el movimiento libre de un buque naval en el agua produce un espectro de impacto mayor que el que generaría una estructura pesada montada sobre una superficie terrestre. El DDAM tiene en cuenta la interacción en relación con la masa del equipo, su ubicación de montaje y su orientación en el buque.

Los ingenieros utilizan software de análisis de método de elementos finitos para verificar diseños mediante simulaciones por computadora DDAM que modelan las características conocidas de los fenómenos de explosión submarina, así como las respuestas del casco del buque de superficie o submarino a la carga de choque y la aplicación de un espectro de choque para aplicar las respuestas de choque apropiadas en los soportes del equipo a bordo (por ejemplo, mástiles, ejes de propulsión, timones, ejes de timón, cojinetes, tomas de escape y otras estructuras críticas) debido a explosiones submarinas. ^{[ 3 ]} El proceso analítico se describe en NAVSEA 0908-LP-000-3010, Shock Design Criteria for Surface Ships ^{[ 4 ]} que proporciona criterios técnicos para cálculos de diseño de choque y proporciona información general y material educativo sobre la aplicación del DDAM.

Existen varios programas de modelado y simulación por computadora disponibles comercialmente para ayudar en esta tarea. ^{[ 5 ] [ 6 ]} Después de que el analista realiza un análisis de frecuencia natural para determinar las formas modales y las frecuencias naturales, el proceso DDAM utiliza un espectro de entrada de valores de diseño de choque (es decir, desplazamientos o aceleraciones) basado en datos de una serie de informes no clasificados del Laboratorio de Investigación Naval (principalmente MR-1396, Valores de diseño para el diseño de choque de equipos a bordo ^{[ 7 ]} y FR-6267, Antecedentes para el diseño de choque mecánico de buques ^{[ 8 ]} ). El Comando de Sistemas Navales (NAVSEA) mantiene los estándares de cumplimiento para el software de simulación y análisis DDAM .

El Comando de Sistemas Navales (NAVSEA) estableció un formato estandarizado para describir el contenido y los formatos de publicación de los resultados de los análisis DDAM y los informes técnicos. Estas plantillas se denominan Descripciones de Elementos de Datos (DID); una vez especificadas o adaptadas a un contrato específico, se convierten en elementos de la Lista de Requisitos de Datos del Contrato (CDRL) que representan los elementos entregables de un contrato. Los elementos de datos requeridos para la entrega dependen de la naturaleza del proyecto. Las DID para las actividades DDAM son el Informe de Análisis, el Informe de Choque Dinámico , el Informe del Modelo Matemático, el Análisis de Choque Dinámico y la Solicitud de Extensión del Análisis de Choque Dinámico . ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}