基于有限元方法的钢板-混凝土复合结构抗侵彻力学性能研究

摘要

钢板-混凝土复合结构由于其突出的优点，在军用民用工事中得到了广泛的应用，之前的多数学者都将研究的重点集中在其抗剪能力上，而关于其抗侵彻能力方面的研究则很少。
　　本文在调研了国内外涉及相关问题的研究情况后，运用有限元方法对钢板-混凝土复合结构的抗侵彻力学性能进行了具体研究。
　　本文在确立了有限元法作为主要研究方法的基础上，选定了合适的弹靶材料本构模型，采用了先进的CAD/CAE联合建模方式对弹靶结构进行了建模。文中通过与之前研究者的相关实验的对比，验证了数值仿真计算的可靠性，作为数值计算的事实基础。在具体的分析中，本文首先对比了无钢筋混凝土靶，钢筋混凝土靶在抗侵彻性能上与钢板-混凝土复合结构的差距。在钢板-混凝土复合结构的具体研究中，本文通过多工况的对比，对结构中钢板的厚度，布板的方式等因素对于结构抗侵彻能力的影响进行了分析。另外，本文还对无钢筋混凝土靶以及钢筋混凝土靶进行了相关的研究，利用数学方法推导了无钢筋混凝土靶中着靶速度与余速两者，以及弹体速度、侵彻时间、着靶速度三者之间的相互关系经验公式，同时还分析了钢筋混凝土结构中的布筋位置变化对其抗侵彻能力影响等问题，为钢板-混凝土复合结构的设计提供了理论基础。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 当前存在的主要问题

1．4 本文的主要工作内容

2 侵彻问题的有限元法

2．1 工程结构问题中常用的数值方法

2．2 钢板-混凝土复合结构的材料动态本构模型

2．2．1 混凝土材料的动态本构模型

2．2．2 弹体、钢筋与钢板的动态本构模型

2．3 CAD／CAE联合建模方法

2．4 本章小结

3 计算模型的建立

3．1 力学模型的建立

3．1．1 弹丸的简化模型

3．1．2 混凝土结构的简化模型

3．1．3 钢筋与钢板的简化模型

3．2 有限元模型的建立

3．2．1 弹体有限元模型

3．2．2 靶体有限元模型

3．3 材料模型的选取及参数

3．3．1 混凝土材料模型及参数

3．3．2 其他材料模型及参数

3．3．3 材料的破坏准则

3．4 接触选用

3．5 约束及加载

3．6 k文件的修改

3．7 本章小结

4 常规混凝土靶的抗侵彻性能研究

4．1 着靶速度变化对无钢筋混凝土靶侵彻效应的影响分析

4．1．1 计算工况

4．1．2 计算结果分析

4．1．3 结论

4．2 钢筋布筋位置变化对钢筋混凝土靶侵彻效应的影响分析

4．2．1 计算工况

4．2．2 计算结果分析

4．2．3 结论

4．3 本章小结

5 钢板-混凝土复合靶的抗侵彻性能研究

5．1 计算工况

5．2 计算结果分析

5．3 结论

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 本文所完成的主要工作

6．2 研究的主要结论

6．3 本文的创新点

6．4 对未来工作的一些展望

致谢

参考文献