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《彈體侵徹混凝土靶的數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、62低溫建筑技術2010年第9期(總第147期)彈體侵徹混凝土靶的數(shù)值模擬賈志臣，楊春，楊少偉(1．山東聊建建設有限公司。濟南2500002．山東省建筑科學研究院。濟南250000)【摘要】利用AUTODYN一3D有限元計算軟件對鋼纖維混凝土靶板以及新型抗侵徹組合層的侵徹過程進行了數(shù)值模擬，得到了靶板破壞形態(tài)、彈體侵徹過程的速度變化等重要的侵徹參數(shù)和規(guī)律?！娟P鍵詞】彈體；混凝土靶；數(shù)值模擬【中圖分類號】TU528．572【文獻標識碼】B【文章編號】1001—6864(2OLO)O9—0062—03數(shù)值模擬是材料抗侵徹研究中的一種重要的研1．1．2彈體強度模型究方法¨“。彈體對鋼纖維混凝土靶
2、板的侵徹問題是彈體的強度模型符合Johnson—Cook材料模型：一個過程十分短暫的高壓力、大應變的非線性問題。由于實驗技術和測試手段的限制，侵徹過程中的某些?s“1+Cln一(箍)]參數(shù)(如彈體侵徹過程的速度和侵徹阻力、靶板的破式中，和8。是參考溫度(室溫)和參考應變率壞過程等)目前還很難通過侵徹實驗直接獲得。從理(1s)，A(Pa)、(Pa)；n為與材料有關的材料參數(shù)，C論上講，數(shù)值模擬可以非常逼真地再現(xiàn)侵徹全過程的是應變率常數(shù)；是材料的熔化溫度。所有細節(jié)，給出與侵徹相關的所有物理量，如應力場、1．2混凝土材料模型及其參數(shù)變形場、微裂紋的演化過程等。混凝土是一種組成非常復雜的材料，由于
3、其內部彈體對各種靶體的侵徹是包含大變形乃至損傷骨料、孑L隙、基體材料的不同，導致在具體描述其力學和破壞的動態(tài)過程。材料的損傷和破壞是一個很復雜性能時非常困難。Herrman(1969)提出了一種考慮混的問題，是與材料性質密切相關的。描述混凝土凝土孔隙的狀態(tài)方程，其中還包含了對混凝土失效模材料在彈丸高速撞擊條件下的動態(tài)破壞行為需要一擬非常重要的EOS部分，混凝土的RHT模型中同樣個完整的本構模型，它應能處理材料在拉伸加載下的包含壓力過程中失效材料的殘余強度。下面列出材料脆性斷裂，和壓縮加載下的破壞行為。目前多將混凝模型的主要組成部分。土簡化為各向同性的彈塑性模型，用空腔理論加以理1．2．1混
4、凝土狀態(tài)方程論推導，最初應用的是不可壓縮的彈塑性模型，后來發(fā)混凝土是一種非均勻的多孔的材料，其力學性能展到利用可壓縮的彈塑性材料模型的力學特性。呈現(xiàn)出復雜的非線性。Herrman建立了考慮混凝土材1材料模型及其參數(shù)料多孔性的狀態(tài)方程，下面對其提出的方程進行簡單1．1彈體材料模型及其參數(shù)介紹。假設完全密實的混凝土材料滿足線性多項式在鋼彈體侵徹混凝土靶體的模擬過程中，彈體的(3)，引人材料的孑L隙率系數(shù)，可以得到方程(4)：強度通常比混凝土強度大得多，彈體沖擊混凝土試件P=Al+A2+A3+(B0+BlIx)poe后基本沒有變形，僅彈體表面有一小部分被侵蝕。基于此，需要建立一個侵徹過程中彈體材
5、料的狀態(tài)方程=p／p。一1(3)和強度模型，在AUTODYN數(shù)值模擬中，具有適合各種P=P，e)一尸=pa，e)，情況的強度模型和侵蝕模型(EOS)，本文中采用John—=1+(ct~-1)＼／Ploek-PJ＼(4)son—Cook強度方程和沖擊侵蝕模型。1．1．1彈體的狀態(tài)方程對于完全壓實的材料，孔隙率系數(shù)為1，壓力P彈體的狀態(tài)方程符合沖擊狀態(tài)方程，應力P是比等于P，壓力根據(jù)式(3)計算。初始孔隙率壓力體積和比內能e的函數(shù)如下式所示：P。和完全密實壓力P之間的關系見方程(4)。(ItP=P+古(e—eH)(1)(P，e)給出了材料在材料被完全壓實P和具有孔隙式中，參考狀態(tài)P和e符合Hu
6、goniot一沖擊曲P之間的關系。，，
7、n、1．2．2混凝土強度模型線，y是Gruneisen常數(shù)fl?；炷粮渌嘈圆牧弦粯?，其抗拉強度、極限抗賈志臣等：彈體侵徹混凝土靶的數(shù)值模擬63拉應變很低，另外，隨著加載速率的增加，混凝土的強看出，初始速度越大，彈體反向運動速度越大，表明靶度也隨之增加，因此需要建立一個復雜的強度模型把體內積累的彈性能也越多。對于相同彈體侵徹相同靶混凝土在變形時的拉壓行為和殘余強度聯(lián)系起來。體時，彈體由初始速度降為零所經(jīng)歷的時間基本相同。Riedel、Hiermaier和Thoma提出了一種在預測混凝土l2o0靶體侵徹深度時采用的模型(RHT)，該模型目前已嵌10
8、00入到AUTODYN有限元軟件中。與Johnson—Cook模·8o0型不同的是，材料的強度與受到的壓力有關，計算過程蠢60。。0中對于已失效的材料，其仍然具有殘余強度。200失效面可以看作是一個沿著壓力子午線的強度O一2oo(P)的函數(shù)，再乘以因式F(s)和R，()。時間／msr,ai。=yTx(P)F(6)R，()(5)a1I號彈體侵徹I號靶體2有限元模型的建立．根據(jù)試件的對稱性，建立四分之一的三維軸對稱曲有限元模
