弹体侵彻钢筋混凝土靶的效应研究

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钢筋混凝土广泛运用在桥梁、隧道、大坝、地下人防工程和军事防护设施等领域,是主要的抗冲击防护结构。在弹体侵彻钢筋混凝土靶的过程中,侵彻效应除了受到混凝土强度的影响外,钢筋网格尺寸、钢筋直径及钢筋的力学性能等因素也有显著的影响。本文围绕弹体侵彻钢筋混凝土靶的效应问题,开展了理论分析和数值模拟,主要研究内容如下:(1)详细总结了钢筋和混凝土材料的本构模型,重点对比分析了HPB235、HRB335、HRB400和HRB500四种钢筋的动态屈服强度、极限强度和塑性硬化模量等动态力学性能指标。对Cowper-Symonds模型的应变率效应进行讨论与分析,并根据试验数据给出了该模型中D,q的参数取值。(2)利用LS-DYNA软件对比分析了钢筋混凝土靶的三种建模方式对弹体侵彻过程的影响。定义残余速度为等效参量,通过改变的素混凝土靶的厚度,研究在不同初始速度和不同CRH条件下,素混凝土靶与钢筋混凝土靶抗毁伤能力的等效关系。(3)针对现有半经验半理论模型未充分考虑钢筋混凝土厚靶中钢筋的作用,修正模型考虑了侵彻初始阶段钢筋对开坑深度的影响,侵彻阻力通过引入综合影响系数γ简化有限靶板的自由面反射以及钢筋等因素的影响,并对后坑高度进行修正,结合实验结果验证了模型的准确性。考虑到钢筋网格尺寸和钢筋直径对侵彻阻力的作用,运用数值模拟方法研究钢筋不同配筋方式与综合影响系数γ的关系。(4)运用LS-DNYA软件对卵形弹侵彻多层钢筋混凝土靶的试验进行数值模拟,在验证数值模拟可靠性的基础上,考虑到钢筋对弹道偏转的影响,定量分析钢筋网格尺寸和钢筋直径对弹道稳定性的影响规律。
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