平头弹撞击橡胶混凝土叠合靶板的数值研究

摘要

混凝土作为一种建筑材料在军事设施和民用工程中得到了广泛的应用，由于橡胶粉或橡胶颗粒的掺入能够明显改善混凝土的延性，因此橡胶混凝土在公路路面、桥墩桥面、机场跑道、水坝码头甚至是抗冲、抗震等现代防护结构中的应用研究逐渐受到广大学者们的关注和重视。本文基于LS-DYNA非线性有限元软件对平头弹冲击橡胶混凝土叠合靶板的过程进行三维数值分析，通过与相关文献实验结果比对，验证了所选材料模型、参数设置、网格划分等的合理性。分别研究了变厚度混凝土靶板、橡胶混凝土靶板和橡胶混凝土叠合靶板在平头弹冲击下的响应和抗冲击效果。本文的研究为推广橡胶混凝土在防护结构中的应用起到了十分积极的意义，同时也为橡胶混凝土防护结构的设计和安全评估提供了有益借鉴。本文主要研究内容如下： （1）通过以相关文献实验为参考和依据，构建平头弹撞击混凝土靶板有限元模型，模拟混凝土靶板在不同冲击速度下的裂纹形貌。数值模拟得出的裂纹形貌与实验的破坏形貌十分相似，表明数值模拟结果和实验结果吻合度较高，验证了该数值模拟方法的合理性。 （2）对平头弹撞击等厚度和变厚度混凝土靶板问题进行模拟研究。一般来说，撞击产生的冲击应力波传播到靶板背面会产生反射拉伸波，该拉伸波是导致靶板背面出现痂斑破坏的主要因素。为了研究反射自由面的影响，文中研究了变厚度混凝土靶板(即靶板背面呈斜坡状)在弹丸撞击下背面的破坏情况。研究发现与等厚度靶板的背面破坏情况不同，变厚度混凝土靶板痂斑破坏最严重的位置是在靶底中间偏厚度较薄的一侧。 （3）对平头弹撞击普通混凝土靶板和橡胶混凝土混凝土靶板进行数值模拟。对比分析了混凝土靶板在不同撞击速度下的破坏特征和抗冲击效果。在较低撞击速度下，两者的破坏模式为整体型破坏，橡胶混凝土靶板的抗冲击效果较好；在较高撞击速度下，橡胶混凝土靶板的抗冲击效果则会减弱。 （4）对平头弹撞击橡胶层厚度不同的橡胶混凝土叠合靶板进行数值研究。对比分析了叠合靶板在不同撞击速度下的破坏特征和抗冲击效果，发现在一定的撞击速度条下，橡胶混凝土良好的变形性和耗能能力，可效抑制裂纹的产生，削弱撞击力和单元应力，起到很好的缓解外来荷载的冲击作用，提高叠合靶板的整体抗冲击性能。

目录

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究方法

1.4 本文主要研究内容

1.5 本课题的创新之处

第二章 平头弹撞击混凝土靶板破坏特征数值模拟

2.1 引言

2.2 平头弹撞击混凝土靶板数值模拟

2.3 混凝土靶板破坏特征分析

2.4 分析与讨论

2.5 本章小结

第三章 平头弹撞击变厚度混凝土靶板破坏特征数值模拟

3.1 引言

3.2 平头弹撞击变厚度混凝土靶板数值模拟

3.3 不同撞击速度下混凝土靶板破坏形貌分析

3.4 不同撞击时刻混凝土靶板应力波分析

3.5 分析与讨论

3.6 本章小结

第四章 平头弹撞击橡胶混凝土靶板破坏特征数值模拟

4.1 引言

4.2 平头弹撞击两种不同材料混凝土靶板数值模拟

4.3 两种不同材料混凝土靶体抗冲击性能分析

4.4 分析与讨论

4.5 本章小结

第五章 平头弹撞击橡胶混凝土叠合靶板破坏特征数值模拟

5.1 引言

5.2 上下层等厚的橡胶混凝土叠合靶板抗冲击性能研究

5.3 橡胶层厚度不同的橡胶混凝土叠合靶板抗冲击性能研究

5.4 分析与讨论

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

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