【摘要】：混凝土作為一種建筑材料在軍事設(shè)施和民用工程中得到了廣泛的應(yīng)用,由于橡膠粉或橡膠顆粒的摻入能夠明顯改善混凝土的延性,因此橡膠混凝土在公路路面、橋墩橋面、機(jī)場(chǎng)跑道、水壩碼頭甚至是抗沖、抗震等現(xiàn)代防護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究逐漸受到廣大學(xué)者們的關(guān)注和重視。本文基于LS-DYNA非線性有限元軟件對(duì)平頭彈沖擊橡膠混凝土疊合靶板的過(guò)程進(jìn)行三維數(shù)值分析,通過(guò)與相關(guān)文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比對(duì),驗(yàn)證了所選材料模型、參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)格劃分等的合理性。分別研究了變厚度混凝土靶板、橡膠混凝土靶板和橡膠混凝土疊合靶板在平頭彈沖擊下的響應(yīng)和抗沖擊效果。本文的研究為推廣橡膠混凝土在防護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用起到了十分積極的意義,同時(shí)也為橡膠混凝土防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和安全評(píng)估提供了有益借鑒。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)通過(guò)以相關(guān)文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)為參考和依據(jù),構(gòu)建平頭彈撞擊混凝土靶板有限元模型,模擬混凝土靶板在不同沖擊速度下的裂紋形貌。數(shù)值模擬得出的裂紋形貌與實(shí)驗(yàn)的破壞形貌十分相似,表明數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合度較高,驗(yàn)證了該數(shù)值模擬方法的合理性。(2)對(duì)平頭彈撞擊等厚度和變厚度混凝土靶板問(wèn)題進(jìn)行模擬研究。一般來(lái)說(shuō),撞擊產(chǎn)生的沖擊應(yīng)力波傳播到靶板背面會(huì)產(chǎn)生反射拉伸波,該拉伸波是導(dǎo)致靶板背面出現(xiàn)痂斑破壞的主要因素。為了研究反射自由面的影響,文中研究了變厚度混凝土靶板(即靶板背面呈斜坡?tīng)?在彈丸撞擊下背面的破壞情況。研究發(fā)現(xiàn)與等厚度靶板的背面破壞情況不同,變厚度混凝土靶板痂斑破壞最嚴(yán)重的位置是在靶底中間偏厚度較薄的一側(cè)。(3)對(duì)平頭彈撞擊普通混凝土靶板和橡膠混凝土混凝土靶板進(jìn)行數(shù)值模擬。對(duì)比分析了混凝土靶板在不同撞擊速度下的破壞特征和抗沖擊效果。在較低撞擊速度下,兩者的破壞模式為整體型破壞,橡膠混凝土靶板的抗沖擊效果較好;在較高撞擊速度下,橡膠混凝土靶板的抗沖擊效果則會(huì)減弱。(4)對(duì)平頭彈撞擊橡膠層厚度不同的橡膠混凝土疊合靶板進(jìn)行數(shù)值研究。對(duì)比分析了疊合靶板在不同撞擊速度下的破壞特征和抗沖擊效果,發(fā)現(xiàn)在一定的撞擊速度條下,橡膠混凝土良好的變形性和耗能能力,可效抑制裂紋的產(chǎn)生,削弱撞擊力和單元應(yīng)力,起到很好的緩解外來(lái)荷載的沖擊作用,提高疊合靶板的整體抗沖擊性能。
【圖文】：

擊作用下破壞響應(yīng)研究的重要內(nèi)容。近年來(lái)雖然國(guó)際總體上處于和平和發(fā)展的狀態(tài)，但在局部地區(qū)仍有戰(zhàn)事不斷發(fā)生。更讓人不安的是，自“9.11”事件之后，恐怖襲擊變得愈發(fā)頻繁，這對(duì)人民的人身和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大威脅，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失。這些不穩(wěn)定因素提醒著我們雖然身處和平年代，但我們國(guó)防安全意識(shí)不可懈怠。因此，，對(duì)彈丸侵徹混凝土靶體的研究一直都是一個(gè)比較活躍的課題，引起了眾多學(xué)者的關(guān)注。學(xué)者們從經(jīng)驗(yàn)公式、理論模型和數(shù)值模擬三個(gè)方面對(duì)混凝土撞擊和侵徹問(wèn)題展開(kāi)了大量研究，并且取得了豐富的研究成果。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀平頭彈沖擊混凝土靶板時(shí)會(huì)導(dǎo)致靶體發(fā)生局部響應(yīng)或整體性破壞。靶體損壞形式受到彈丸沖擊速度、彈丸直徑、彈丸形狀、靶板材料和靶板形狀等多種因素的影響。因此，會(huì)導(dǎo)致靶板發(fā)生侵徹破壞、厚度方向錐形開(kāi)裂、痂斑破壞、貫穿破壞和整體結(jié)構(gòu)響應(yīng)等破壞類型（如圖 1-1（a~e）所示）。

尹放林等[34]利用空腔膨脹理論中的應(yīng)力與速度了彈體初始偏航角和傾斜角對(duì)彈體侵徹過(guò)程的影響。藺建勛法提出了一種考慮土壤、混凝土交界面效應(yīng)的球形空腔膨脹理丸垂直侵徹土壤混凝土復(fù)合介質(zhì)的侵徹模型。文鶴鳴[36]采用準(zhǔn)分析了平頭彈正撞下簡(jiǎn)支圓板的變形和穿透問(wèn)題。利用虛功原移關(guān)系,以此預(yù)測(cè)低速?zèng)_擊下圓板的吸能能力。在不發(fā)生絕熱提下,并且考慮材料的應(yīng)變率敏感性時(shí)，理論預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻ng[37]利用二階段模型分析法，研究了平頭彈貫穿有限厚度鋼筋題。王明洋等[38]采用剛塑性不可壓縮的介質(zhì)模型，用極限分析究平頭彈在有限厚度介質(zhì)中的侵徹問(wèn)題。Chen[39]利用連續(xù)損土靶板的侵徹問(wèn)題，預(yù)測(cè)卵形彈的殘余速度。咸玉席等[40]研究混凝土靶板厚度方向開(kāi)裂破壞的半分析模型，如圖 1-2 所示：受到的侵徹阻力由靜阻力和速度效應(yīng)引起的動(dòng)阻力組成；在開(kāi)土靶板發(fā)生動(dòng)態(tài)剪切破壞的最大承載力可以由靜態(tài)剪切破壞個(gè)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)因子得到。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TJ410;TU37;E95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2626465