Impacto de un ied-efp (improvised explosive device - explosively formed projectile) sobre plancha de acero. Simulación por elementos finitos

Resum

El trabajo que aquí se expone, describe la labor de investigación realizada a lo largo de tres años (2012 – 2015), en el campo de las cargas conformadas, proyectiles formados por explosión y su simulación numérica. La necesidad de este estudio se plantea debido a la escasez de trabajos previos y la mayoría de ellos centrados en artefactos de fabricación industrial, mientras que los que aquí se presentan, están realizados de forma artesanal. Estos que llamaremos IED-EFP, siglas en inglés de artefacto explosivo improvisado proyectil formado por explosión, son usados por organizaciones criminales para atacar a sus objetivos. En concreto se han desarrollado modelos numéricos con el objetivo de poder reproducir de forma fidedigna el comportamiento de dichos artefactos. Estos cuando sufren la detonación generan un proyectil que es acelerado a hípervelocidad con una alta capacidad de penetración en aquellos objetos solidos que se encuentren en su trayectoria. Una correcta compresión de este tipo de sucesos nos permitirá mejorar el conocimiento que tenemos sobre ellos y en consecuencia podremos optimizarlos para hacerlos más efectivos o bien, si lo que buscamos es mitigar o minimizar sus efectos, podremos aplicar medidas efectivas sobre el objetivo para que no se produzca la perforación. Se han realizado más de 75 ensayos de campo y se han creado modelos numéricos correspondientes a cada ensayo, simulando el suceso completo desde su detonación hasta el impacto final en el objetivo, pasando por todas las etapas intermedias. Se han ensayado cinco configuraciones de IED EFP, diferentes geometrías y materiales y estas se han probado en cuatro tipos de test (recuperación, impacto, impacto con inclinación y post impacto), posteriormente se han simulado con el software LS-DYNA, con una configuración 2D axisimétrica; 3D con formulación lagrangiana y una configuración con formulación ALE. Los resultados obtenidos por los modelos han alcanzado una gran precisión en relación a los datos experimentales. A partir de aquí se puede concluir que con los métodos de simulación numérica podremos realizar modificaciones en el artefacto y los objetivos que permitan mejorar su calidad y su capacidad de protección ahorrando los excesivos costes que lleva aparejada la experimentación. Palabras clave: LS-DYNA, Proyectiles Formados por Explosión (EFP), Artefactos Explosivos Improvisados (IED), Simulación Lagrangiana, 2D axisimetrico, 3D formulación lagrangiana, ALE, Elementos Finitos.