Resumen

La estimación del error de discretización no siempre se calcula, aunque es algo fundamental para el estudio de la mecánica computacional de los sólidos. Sin embargo, es bien sabido que el error cometido por la malla utilizada puede ser del mismo orden que la variable medida, lo que llega a invalidar los resultados obtenidos. El método del índice de convergencia de la malla (GCI) permite determinar sobre una base sólida el orden de convergencia y la solución asintótica, por lo que parece ser un buen estimador, a pesar de que es necesario seguir investigando en el contexto de las situaciones de ondas de choque (explosivos) y de los cálculos de elementos finitos (FE). Para este fin, se realizaron pruebas de campo consistentes en la detonación de una carga esférica colgada de explosivo casero. La presión generada por la onda de choque se midió en diferentes posiciones a dos distancias. Con estos datos, se obtuvo un equivalente de TNT que se utilizó para calcular la propagación del choque con los programas LS-DYNA y ProsAir. Este trabajo pretende verificar el método GCI comparando sus resultados con los datos de campo junto con las simulaciones realizadas. También, la comparación busca validar la metodología empleada para la obtención del equivalente TNT.

La investigación muestra que el GCI da buenos resultados para ambos programas a pesar de la complejidad del problema físico. Además, el LS-DYNA produce una mejor correlación con los datos experimentales que los aportados por el ProsAir, con todos los valores por debajo del 10 % de error.

Introducción

El interés por los métodos de elementos finitos (MEF) de alto orden en diferentes áreas ha aumentado significativamente durante la última década, especialmente en ingeniería. Los MEF proporcionan una buena precisión con un coste computacional reducido y ahorran recursos en ensayos normalmente muy costosos tanto en tiempo como en dinero.

Se pueden utilizar múltiples programas informáticos para la simulación de detonaciones. Algunos de ellos, como LS-DYNA (LSTC, 2019) o ANSYS, ofrecen solvers generales de elementos finitos para diferentes tipos de formulaciones (Lagrangiana; Hidrodinámica de Partículas Suaves - SPH; Particle Blast - PB; Multi-Material Arbitrary Lagrangian Eulerian - MM-ALE); o métodos (Load Blast Enhanced - LBE; explosive Equation of State - EOS) relacionados con explosivos o sus efectos. Otros, como ProsAir (Forth, 2012), son códigos autónomos de dinámica de fluidos computacional (CFD) compresibles desarrollados específicamente para evaluar la carga de la explosión y las ondas expansivas con el método de volúmenes finitos. ProsAir utiliza el solucionador AUSMDV Riemman, un método mejorado de división ascendente de la advección (AUSM) junto con el esquema de integración MUSCL-Hancock para lograr un segundo orden de precisión.

• Materias:Propagación de ondas Método de elementos finitos Explosivos
• Subjects:Wave propagation Finite element method Explosives
• Palabras claves:Índice de convergencia de malla (GCI); Equivalente de TNT; LS-DYNA; Prosair
• Keywords:Grid convergence index (GCI); TNT equivalent; LS-DYNA; Prosair;