钢筋混凝土靶侵彻的动态空腔膨胀阻力模型研究
发布时间：2020-12-31 21:40
钢筋混凝土结构广泛应用于民用及国防领域,如房屋建筑、水利大坝、防护工事、飞机及武器存放库等,是主要的抗冲击防护结构。当这些高价值的构筑物作为攻击对象时,如何高效的打击目标和有效发挥其防护功能成为首要关注问题。与素混凝土不同的是,侵彻钢筋混凝土靶过程中,弹体阻力除了受混凝土强度影响外,还与钢筋配比密切相关,且钢筋网眼间距和力学性能等因素对弹体侵彻结果也有显著的影响。目前的研究均将钢筋混凝土进行等效增强处理,即使部分学者考虑了钢筋配筋率及直接撞击钢筋作用的影响,但由于模型局限性,仍然尚未提出令人信服的、可靠的理论研究方法。论文基于球型动态空腔膨胀理论,针对弹体侵彻钢筋混凝土靶问题,从理论分析、数值模拟及侵彻试验三方面开展了以下工作:首先以Forrestal and Tzou提出的素混凝土弹性-粉碎区动态空腔膨胀理论模型为基础,在粉碎区内引入体积配筋率,建立了考虑钢筋环向约束效应的钢筋混凝土动态空腔膨胀理论模型。通过与Forrestal and Tzou素混凝土模型对比分析,证明了本文理论模型对Forrestal and Tzou素混凝土模型的包容性;继而分析了不可压缩及可压缩条件下体积配筋...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１钢筋混凝土应用背景??
球型动态空腔膨胀理论基本描述如下：在无限大介质材料中，初始半径为零的空腔??以速度Ｆ向外膨胀，其周围的介质逐渐被挤密、压实，同时形成不同的响应区域。低速??侵彻条件下，混凝土介质受空腔膨胀作用通常由五个响应区组成（图１．２）：??空腔区（ＣａｖｉｔｙＲｅｇｉｏｎ）：大小一般为弹体直径。??粉碎区（ＣｒｕｓｈｅｄＲｅｇｉｏｎ）：混凝土各个方向（径向、环向）均发生破坏。环向拉伸??断裂，径向压溃，形成完全破坏。??破裂区（ＣｒａｃｋｅｄＲｅｇｉｏｎ）：在环向上，混凝土受拉应力达到其抗拉强度值，发生环??向拉伸断裂破坏；而径向一般未达到使混凝土发生破坏的应力值，不形成径向压溃。最??终仅表现为环向单向拉伸裂纹。??弹性区（Ｅｌａｓｔｉｃ?Ｒｅｇｉｏｎ）：混凝土处于弹性阶段。??未扰动区（Ｕｎｄｉｓｔｕｒｂｅｄ?Ｒｅｇｉｏｎ）：弹性波未传播到的区域，即不受力区域。??不同分区的边界由界面传播速度所确定。粉碎区边界由／＊?＝?及ｒ?＝?确定，破裂区??边界由ｒ?＝?ｄ及ｒ?＝?ｙ确定，弹性区边界由ｒ?＝?与ｒ?＝?确定。其中，ｒ为径向欧拉坐??标，ｆ为时间，Ｆ为空腔膨胀速度，ｃ和ｑ分别为粉碎－破裂区，破裂－弹性区的界面速度，??为弹性波扩展速度。当空腔膨胀速度较大时
悅界丨?山）位ｆｉ２?㈦位Ｓ３??（ａ）?ＩＶ．ｓｉｔｉ？ｎ?Ｉ?（ｈ）?Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?２?（ｃ）?Ｐｏｓｉｉｉｏｎ?３??图１．３弹体直接撞击钢筋的三种典型情况［４６］??进一步的，部分学者从弹体与钢筋的接触关系出发，详细分析了弹体直接撞击钢筋??的过程及受力情况，结合理论计算了不同情况下弹体的侵彻阻力。欧阳春等［４３］针对弹体??从钢筋网眼中心穿过的特殊情况，假设弹体与周边钢筋点接触，钢筋简化为在阻尼介质??中受集中冲击力的简支小梁，如图１．４所示，并结合了弹体与钢筋的相互运动关系（图??１．５）建立了弹体直接撞击钢筋的阻力计算模型。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土靶侵彻过程中空腔膨胀响应分区[J]. 牛振坤,陈小伟,邓勇军,姚勇. 爆炸与冲击. 2019(02)
[2]钢筋混凝土靶侵彻的可压缩弹-塑性动态空腔膨胀阻力模型[J]. 邓勇军,宋文杰,陈小伟,姚勇. 爆炸与冲击. 2018(05)
[3]混凝土骨料对高速侵彻弹体质量侵蚀的影响分析[J]. 欧阳昊,陈小伟. 爆炸与冲击. 2019(07)
[4]钢筋混凝土靶的侵彻与贯穿研究进展[J]. 武海军,张爽,黄风雷. 兵工学报. 2018(01)
[5]刚性弹正侵彻钢筋混凝土靶阻力模型[J]. 张爽,武海军,黄风雷. 兵工学报. 2017(11)
[6]基于细观混凝土模型的刚性弹体正侵彻弹道偏转分析[J]. 邓勇军,陈小伟,姚勇,杨涛. 爆炸与冲击. 2017(03)
[7]刚性弹正侵彻随机骨料混凝土靶的弹道偏转规律分析[J]. 杨涛,陈小伟,邓勇军,姚勇. 兵工自动化. 2016(06)
[8]素混凝土与钢筋混凝土的抗侵彻行为及等效关系[J]. 薛建锋,沈培辉,王晓鸣. 建筑材料学报. 2017(02)
[9]钢筋混凝土靶体侵彻破坏响应及其原位测试技术研究[J]. 徐伟芳,陈小伟,张荣,何丽灵,李会敏,黄海莹. 中国科学:技术科学. 2016(04)
[10]强冲击载荷下钢筋混凝土的本构关系、破坏机理与数值方法[J]. 宁建国,周风华,王志华,马天宝. 中国科学:技术科学. 2016(04)
博士论文
[1]尖卵形长杆弹侵彻半无限混凝土靶的动力学行为研究[D]. 杨华伟.太原理工大学 2018
[2]基于SHPB的混凝土及钢筋混凝土冲击压缩力学行为研究[D]. 吕太洪.中国科学技术大学 2018
[3]高速侵彻混凝土弹体的动力学行为研究[D]. 何丽灵.中国科学技术大学 2012
[4]刚性弹体对混凝土靶的侵彻与贯穿机理研究[D]. 黄民荣.南京理工大学 2011
硕士论文
[1]基于细观模型刚性弹正侵彻混凝土弹道偏转规律研究[D]. 杨涛.西南科技大学 2016
[2]骨料对弹塑性弹斜侵彻素混凝土靶影响的数值模拟研究[D]. 何玉阳.西南科技大学 2016
[3]成型装药侵彻钢筋混凝土结构动态响应初步研究[D]. 李引良.南京理工大学 2004
本文编号：2950360
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１钢筋混凝土应用背景??
球型动态空腔膨胀理论基本描述如下：在无限大介质材料中，初始半径为零的空腔??以速度Ｆ向外膨胀，其周围的介质逐渐被挤密、压实，同时形成不同的响应区域。低速??侵彻条件下，混凝土介质受空腔膨胀作用通常由五个响应区组成（图１．２）：??空腔区（ＣａｖｉｔｙＲｅｇｉｏｎ）：大小一般为弹体直径。??粉碎区（ＣｒｕｓｈｅｄＲｅｇｉｏｎ）：混凝土各个方向（径向、环向）均发生破坏。环向拉伸??断裂，径向压溃，形成完全破坏。??破裂区（ＣｒａｃｋｅｄＲｅｇｉｏｎ）：在环向上，混凝土受拉应力达到其抗拉强度值，发生环??向拉伸断裂破坏；而径向一般未达到使混凝土发生破坏的应力值，不形成径向压溃。最??终仅表现为环向单向拉伸裂纹。??弹性区（Ｅｌａｓｔｉｃ?Ｒｅｇｉｏｎ）：混凝土处于弹性阶段。??未扰动区（Ｕｎｄｉｓｔｕｒｂｅｄ?Ｒｅｇｉｏｎ）：弹性波未传播到的区域，即不受力区域。??不同分区的边界由界面传播速度所确定。粉碎区边界由／＊?＝?及ｒ?＝?确定，破裂区??边界由ｒ?＝?ｄ及ｒ?＝?ｙ确定，弹性区边界由ｒ?＝?与ｒ?＝?确定。其中，ｒ为径向欧拉坐??标，ｆ为时间，Ｆ为空腔膨胀速度，ｃ和ｑ分别为粉碎－破裂区，破裂－弹性区的界面速度，??为弹性波扩展速度。当空腔膨胀速度较大时
悅界丨?山）位ｆｉ２?㈦位Ｓ３??（ａ）?ＩＶ．ｓｉｔｉ？ｎ?Ｉ?（ｈ）?Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?２?（ｃ）?Ｐｏｓｉｉｉｏｎ?３??图１．３弹体直接撞击钢筋的三种典型情况［４６］??进一步的，部分学者从弹体与钢筋的接触关系出发，详细分析了弹体直接撞击钢筋??的过程及受力情况，结合理论计算了不同情况下弹体的侵彻阻力。欧阳春等［４３］针对弹体??从钢筋网眼中心穿过的特殊情况，假设弹体与周边钢筋点接触，钢筋简化为在阻尼介质??中受集中冲击力的简支小梁，如图１．４所示，并结合了弹体与钢筋的相互运动关系（图??１．５）建立了弹体直接撞击钢筋的阻力计算模型。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土靶侵彻过程中空腔膨胀响应分区[J]. 牛振坤,陈小伟,邓勇军,姚勇. 爆炸与冲击. 2019(02)
[2]钢筋混凝土靶侵彻的可压缩弹-塑性动态空腔膨胀阻力模型[J]. 邓勇军,宋文杰,陈小伟,姚勇. 爆炸与冲击. 2018(05)
[3]混凝土骨料对高速侵彻弹体质量侵蚀的影响分析[J]. 欧阳昊,陈小伟. 爆炸与冲击. 2019(07)
[4]钢筋混凝土靶的侵彻与贯穿研究进展[J]. 武海军,张爽,黄风雷. 兵工学报. 2018(01)
[5]刚性弹正侵彻钢筋混凝土靶阻力模型[J]. 张爽,武海军,黄风雷. 兵工学报. 2017(11)
[6]基于细观混凝土模型的刚性弹体正侵彻弹道偏转分析[J]. 邓勇军,陈小伟,姚勇,杨涛. 爆炸与冲击. 2017(03)
[7]刚性弹正侵彻随机骨料混凝土靶的弹道偏转规律分析[J]. 杨涛,陈小伟,邓勇军,姚勇. 兵工自动化. 2016(06)
[8]素混凝土与钢筋混凝土的抗侵彻行为及等效关系[J]. 薛建锋,沈培辉,王晓鸣. 建筑材料学报. 2017(02)
[9]钢筋混凝土靶体侵彻破坏响应及其原位测试技术研究[J]. 徐伟芳,陈小伟,张荣,何丽灵,李会敏,黄海莹. 中国科学:技术科学. 2016(04)
[10]强冲击载荷下钢筋混凝土的本构关系、破坏机理与数值方法[J]. 宁建国,周风华,王志华,马天宝. 中国科学:技术科学. 2016(04)
博士论文
[1]尖卵形长杆弹侵彻半无限混凝土靶的动力学行为研究[D]. 杨华伟.太原理工大学 2018
[2]基于SHPB的混凝土及钢筋混凝土冲击压缩力学行为研究[D]. 吕太洪.中国科学技术大学 2018
[3]高速侵彻混凝土弹体的动力学行为研究[D]. 何丽灵.中国科学技术大学 2012
[4]刚性弹体对混凝土靶的侵彻与贯穿机理研究[D]. 黄民荣.南京理工大学 2011
硕士论文
[1]基于细观模型刚性弹正侵彻混凝土弹道偏转规律研究[D]. 杨涛.西南科技大学 2016
[2]骨料对弹塑性弹斜侵彻素混凝土靶影响的数值模拟研究[D]. 何玉阳.西南科技大学 2016
[3]成型装药侵彻钢筋混凝土结构动态响应初步研究[D]. 李引良.南京理工大学 2004
本文编号：2950360
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