Análisis mecánico del escudo del Capitán América mediante modelización de materiales compuestos y teoría de placas

Resumen

En la teoría de materiales compuestos y la mecánica de sólidos, considerando una aleación ficticia acero–vibranium cuyo módulo elástico efectivo se obtiene mediante la metodología Voigt–Reuss–Hill (VRH). A partir de los datos macroscópicos del escudo (masa 5.44 kg, diámetro 76 cm), se determinan la densidad efectiva, un espesor de 1.64 mm y una rigidez elástica de aproximadamente 191.7 GPa, lo que permite calcular la rigidez a flexión y las deflexiones bajo cargas mediante la teoría clásica de placas delgadas. El análisis de sensibilidad muestra que la fracción volumétrica, el módulo y la densidad del vibranium influyen directamente en la rigidez global, el espesor y la capacidad de absorber impactos. La simulación tridimensional en Fusion 360, con cargas de hasta 45.5 kN, demuestra que el escudo trabaja completamente en el régimen elástico, con tensiones máximas de Von Mises inferiores a 96 MPa y desplazamientos menores a 0.2 mm, confirmando una distribución eficiente de esfuerzos y una alta resistencia estructural. En conjunto, el modelo sugiere que el escudo acero–vibranium presenta un desempeño comparable a materiales aeroespaciales avanzados, validando la viabilidad física del comportamiento atribuido al escudo en la ficción.