Teodomiro Firmo
Título
Estudo Inicial da Modelagem da Destruição de Munições Inservíveis no solo pelo Método dos Elementos Discretos
Resumo
A destruição de munições inservíveis é realizada por detonação a céu aberto próximo à superfície do terreno, em áreas militares destinadas para este fim. Essa explosão causa impactos no solo em uma região ao redor da detonação. O presente trabalho apresenta um levantamento da literatura sobre o fenômeno da explosão em solos e sua representação matemática, e inicia a adaptação de um programa – VISED – em desenvolvimento no DCC/IM/UFRJ, para simular a explosão e prever a região impactada e o tipo e magnitude destes impactos sobre o solo. O programa utiliza o Método dos Elementos Discretos (MED) para a representação dos materiais envolvidos e dos processos. Por se tratar de um trabalho inicial decidiu-se adotar como solo um material granular fictício, com propriedades físicas baseadas em uma areia cujas propriedades mecânicas macroscópicas são bem conhecidas do LABGEO/COPPE/UFRJ, apenas na condição seca. No estágio atual, o programa simula corretamente o fenômeno da explosão no solo nas frações iniciais de segundos iniciais (até 2 ms), para uma condição 2D. A partir deste instante as ondas de choque sofrem reflexão nas fronteiras do domínio, apesar da adoção de fronteiras absortivas, gerando distorção dos resultados em relação à situação real. Os resultados válidos são analisados sob os aspectos do tamanho da cratera formada e de curvas de variação da energia cinética das partículas em função da carga explosiva de 1g a 50g de TNT.
Abstract
The ammunition destruction activity is realized by open detonation close to the soil surface, at military sites especially reserved for that purpose. The explosion impacts a volume of soil around the detonation point. The dissertation presents a literature review on the phenomena of explosion in soils and its mathematical description, and the first steps of adaptation of an existing software – VISED – that is being developed in DCC/IM/UFRJ, to simulate the explosion and predict the volume of impacted soil and the type and magnitude of the impacts generated. The software applies the Discrete Elements Method (DEM) to represent the materials and processes involved. Since it is a beginning work, it was decided to adopt as soil a fictitious granular material, with physical properties based on real sand with macroscopic mechanical properties well known at LABGEO/COPPE/UFRJ, and only at dry condition. At present stage, the program simulates correctly the explosion phenomena in soil only in the first 1-2 ms after detonation, at 2D condition. From that moment on, the shock waves reflect at the dominium borders, even adopting absorptive boundaries, causing significant distortions on the results relative to the actual problem being modeled. The results obtained within the valid time interval are analyzed based on the dimension of the craters formed and on curves of variation of the particles kinetic energy with time and position, in function of the explosive charge applied (1g to 50g of TNT).
