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en profundidad SimEx: Una herramienta para la evaluación rápida de los efectos de explosiones Autores: Marcos Vera Coello, Universidad Carlos III de Madrid; Juan Sánchez Monreal, Universidad Carlos III de Madrid. Palabras clave: Explosiones, Explosivos, IED, Onda Expansiva, Respuesta SDOF, Fragmentos, Daño sobre personas, UFC 3-340-02. Metas Tecnológicas relacionadas: MT 1.1.1; MT 3.1.2; MT 3.3.1; MT 3.3.5; MT 4.1.1; MT 5.1.2. Introducción A diferencia de la liberación relativamente lenta de energía que ocurre en los procesos de combustión o defl agración, la deposición casi instantánea originada por la detonación de un alto explosivo produce un incremento muy rápido de la presión, acompañado por desprendimiento de calor, luz y gases. Los gases producto de la explosión, a altísimas presiones y temperaturas, se expanden bruscamente, desplazando el aire circundante y cualquier otro objeto que puedan encontrar en su camino. Esto da lugar a los dos efectos físicos más característicos de una explosión: la onda aérea, u onda expansiva, y la proyección de fragmentos u objetos próximos a la carga. Si el explosivo se sitúa a ras de suelo aparecen además ondas sísmicas, originándose un cráter superfi cial resultado de la eyección del material situado bajo la carga. Cuantifi car estos efectos y evaluar cómo afectan al entorno donde ocurre la explosión, donde pueden existir elementos estructurales, objetos o personas, es una tarea de gran complejidad que requiere un conocimiento profundo de la físico-química de las explosiones. Debido a la ola de ataques terroristas sufridos en los últimos años, la estimación de los efectos producidos por las explosiones se ha convertido en un problema crítico para el diseño, protección y rehabilitación de edifi cios e infraestructuras tanto civiles como militares. Sin embargo, esta no es una tarea fácil, ya que involucra dinámica de fl uidos altamente no lineal, respuesta estructural dinámica e interacción fl uido-estructura. Estos fenómenos pueden abordarse con ciertas garantías utilizando herramientas computacionales multifísicas, como LS-Dyna o Abaqus, basadas en el método de los elementos fi nitos explícito. En las simulaciones se suelen modelar todos los componentes críticos del problema, incluyendo el explosivo, la onda aérea, la interacción fl uido-estructura, y la respuesta estructural. Sin embargo, el enorme esfuerzo computacional requerido para lograr dichos análisis, que incluye no solo el tiempo de cálculo propiamente dicho, sino también complejas etapas de pre y post-procesado, sigue siendo un problema crítico. Por ejemplo, simular el efecto de Fig. 1. Interfaz principal de SimEx, donde se aprecian los paneles de “Onda Expansiva”, “Resistencia” e “Integración” para el cálculo de la respuesta estructural mediante modelos SDOF. También se observan los botones de acceso a los demás asistentes de cálculo. (Fuente: propia) Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 55. Tercer y cuarto trimestre 2017 23


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