نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی

نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی

توسعه مدل جانسون هولمکوئیست جهت شبیه‌سازی برخورد پرتابه‌های هواپایه به سازه‌های بتنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه هوایی شهید ستاری- دانشکده هوافضا
2 کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک- طراحی کاربردی
10.22034/joae.2024.389952.1162
چکیده
جهت حفاظت از تجهیزات و سازه‌های دفاعی در مقابل بارهای ضربه‌ای و انفجاری، بتن مسلح به طور گسترده مورداستفاده قرار می‌گیرد. در این مطالعه، آسیب بتن در اثر برخورد پرتابه بررسی شده و مدل آسیب ترد جانسون-هولمکوئیست برای مدل‌سازی پدیده نفوذ به‌عنوان مدل پایه انتخاب شده است. به‌منظور پیش‌بینی دقیق‌تر رفتار ماده، رابطه جدیدی برای اثر نرخ کرنش بر استحکام مدل ساختاری پایه، پیشنهاد گردید. ابتدا مفاهیم مدل پایه بیان گردیده و مدل آسیب استخراج شد و در ادامه الگوریتم مدل برای شبیه‌سازی عددی ارائه گردید. به‌منظور پیاده‌سازی و اعتبارسنجی الگوریتم، زیربرنامه‌ای به زبان برنامه‌نویسی فرترن بر اساس روش اجزاء محدود برای شبیه‌سازی فرایند آسیب نوشته و با استفاده از مدل ماده توسعه داده شده برخورد پرتابه به بتن مسلح بررسی گردید. بعد از اطمینان از همخوانی کد با نرم‌افزار آباکوس، نتایج تست‌های تجربی و پژوهش‌های سایر محققین با استفاده از شبیه‌سازی با کد توسعه‌یافته بررسی و صحت شبیه‌سازی تأیید گردید. مدل پیشنهادی ترکیب خوبی بین سادگی و دقت در محاسبات پاسخ صفحات بتنی تحت‌تأثیر برخورد پرتابه در زوایای مختلف را نشان می‌دهد. در ضمن کد آماده شده از هزینه محاسباتی بسیار کمتری نسبت به نرم‌افزار ال‌اس‌داینا برخوردار است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1].       Agardh, L., Laine, L., “3D FE-simulation of high-velocity fragment perforation of reinforced concrete slabs”, International Journal of Impact Engineering, Volume 22, Issues 9-10, 1999.
[2].       Zineddin, M., Krauthammer, T.,“ Dynamic response and behavior of reinforced concrete slabs under impact loading”, International Journal of Impact Engineering, Volume 32, Issues 9, 2007.
[3].       Li, Q.M., Weng, H.J., Chen, ,XW “ A modified model for the penetration into moderately-thick plates by a rigid, sharp-nosed projectile”, International Journal of Impact Engineering, Volume 30, Issues 193-204, 2004.
[4].       Teng, T.L., Chub, Y.A., Chang, F. A., Shen, B. C., Cheng, D.S., “Development and Validation of Numerical Model of Steel Fiber Reinforced Concrete for High velocity Impact”, Computational Materials Science, Volume 42, Issues 9, 2008.
[5].       Hong, J., Fang, Q., Chen, L., Kong, X.Z., “Numerical predictions of concrete slabs under contact explosion by modified K&C material model”, Construction and Building Materials, vol. 155, pp. 1013-1024, 2017
[6].       Guo, Y.B., Gao, G.F., Jing, L., Shim, V.P.W., “Response of high-strength concrete to dynamic compressive loading”, International Journal Of Impact Engineering, vol. 108, pp. 114-135, 2017
[7].       Gholipour, G., Zhang C., Mousavi A.A., “Loading rate effects on the responses of simply supported RC beams subjected to the combination of impact and blast loads”, Engineering Structures, vol. 108, pp. 141-159, 2019.
[8].       Chahmi, O., Kalyana Rama, J.S., Shankar Ram, K., Abed, F.,“Damage modeling of ballistic penetration and impact behavior of concrete panel under low and high velocities” Defence Technology, International Journal of Impact Engineering, Volume 17, Issues 1, 2021.
[9].       Jin, L., Xia, M., Zhang, R., Lin, M., Du, X., “Damage modeling of ballistic penetration and impact behavior of concrete panel under low and high velocities” Defence Technology, International Journal of Impact Engineering, vol. 172, pp. 734-743,
 2023.
[10].     Abrate, S.,  “Impact on Composite Materials and Structures”,Cambridge University Press, 1998.
[11].     Leppänen, “Concrete Structures Subject to Fragment Impacts”, Thesis for the Degree of Doctor of hilosophy,Chalmers University of Technology, Goteborg, Sweden, 2004
[12].     Johnson, G.R., Holmquist, T. J., "A computational constitutive model for brittle materials subjected to large strains, high strain rates and high pressures." Shock wave and high-strain-rate phenomena in materials, pp. 1013-1024, 1992.
[13].     Maalej, S.T, Quek, J., Zhang, S., “ Behavior of hybrid-fiber engineered cementitious composites subjected to dynamic tensile loading and projectile impact”, Journal of Materials in Civil Engineering, Volume 17, Issues 2, 2005.
[14].     Yang, L., Lin, X., Rebecca, J., Gravina, R., “Evaluation of dynamic increase factor models for steel fibre reinforced concrete”, Construction and Building Materials, vol. 190, pp. 632-644, 2018
[15].     Hu, Z., Mao, L.X., Xia, J., Liu, J.B. , Gao, J., Yang, J., Liu, Q.F., “Five-phase modelling for effective diffusion coefficient of chlorides in recycled concrete”, Magazine of Concrete Research, Volume 70, Issues 11, 2018.
[16].     Thomas, R.J., Andrew, D., “Sorensen, Review of strain rate effects for UHPC in tension”, Construction and Building Materials, Volume 153, Issues 1, 2017.
[17].     Hanchak, S.J., Forrestal, M.J., Young, E.R., Ehrgott, J.Q., “Perforationnof concrete slabs with 48MPa (7 ksi) and 140MPa (20 ksi) unconfined compressive strengths”, International Journal Of Impact Engineering, Volume 12, Issues 1-7, 1992.
[18].     Rowher, T. A., Heise, J. F., & Wilder, D. J., “Waterways Experiment Station Code Validation Tests. Albuquerque”, Sandia National Laboratories, 2001.
[19].     Polanco-Loria, M., Hopperstad, O.S., Borvik, T., Berstad, T.“Numerical Predictions of Ballisitic Limits for Concrete Slabs Using a Modified Version of the HJC Concrete Model” vol. 35, pp. 290-303, 208
دوره 26، شماره 1
مرداد 1403
صفحه 73-85

  • تاریخ دریافت 03 فروردین 1402
  • تاریخ بازنگری 09 تیر 1402
  • تاریخ پذیرش 25 اردیبهشت 1403