混凝土细观组成对弹体正侵彻过程影响的数值模拟研究  

Numerical modeling study on the penetration impact of concrete mesoscopic composition

作　　者：姚勇[1] 邓勇军[1] 陈代果[1] 曾毅[1] 

机构地区：[1]西南科技大学土木工程与建筑学院,绵阳621000

出　　处：《应用力学学报》2015年第1期69-75,173,共7页Chinese Journal of Applied Mechanics

基　　金：国家自然科学基金委员会和中国工程物理研究院联合基金资助项目(11076023);Supported by NSAF(Grant No.11076023)

摘　　要：从细观组成出发,根据已有文献中的随机骨料模型,将混凝土看作是骨料、砂浆与二者之间的界面过渡区构成的三相复合材料,利用程序语言C++6.0实现了三维随机骨料模型建模。采用动力学分析软件LS-DYNA对S.J.Hanchak部分混凝土靶板穿透试验(未考虑钢筋影响)进行了数值模拟,并对比连续均匀模型分析了混凝土细观组成对弹体的剩余弹速、靶板的破坏现象及损伤分布的影响,结果表明:仅考虑弹体侵彻混凝土靶板问题中的剩余速度参数,随机骨料模型与连续均匀模型所得结果基本一致;为提高计算效率,采用连续均匀模型进行分析即可。另一方面对不同骨料粒径(10mm^20mm、20mm^30mm、30mm^40mm、40mm^50mm、50mm^60mm、60mm^70mm)、速度范围为360m/s^1058m/s下弹体正侵彻混凝土靶板进行了数值计算,研究了骨料粒径及速度对弹体偏转角、峰值加速度的影响,并将数值计算结果与连续均匀模型进行了对比。结果表明:在本次计算中,骨料粒径对弹体的偏转有较大影响,弹体剩余速度随着平均骨料粒径、弹体直径比的增大而减小;峰值加速度随着平均骨料粒径、弹体直径比的增大而增大。From microscopic composition of concrete material, based on the results of previous studies, as it is the three-phase composite material including aggregate, mortar and the interface transition zone between them, we construct a three dimensional random aggregate model With C＋＋, carry out numerical simulation of S.J.Hanchak＇s partial penetration（Not considering reinforcement effect） of concrete target test by using the dynamics analysis software LS-DYNA and the results are compared with the ones via the continuous medium model, investigated parameters include the projectile＇s remaining velocity, damage of target board, target plate stress distribution status and so on; Then we conduct the simulation calculation about the different aggregate particle sizes（10~20mm、20 ~ 30 mm 、 30 ~ 40 mm 、 40 ~ 50 mm 、 50 ~ 60 mm 、 60 ~ 70mm） and the different projectile＇s velocity（360-1058m/s）, and compares the numerical calculation results with the ones via the homogeneous model, analysis the influence of them on the invasion projectile＇s deflection angle and the peak acceleration＇s data. The study may be a reference for the concrete target penetration studies on the micromechanics level.

关 键 词：混凝土 侵彻 随机骨料 弹体偏转 

分 类 号：O343.2[理学—固体力学] O385[理学—力学]