【摘 要】
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钢筋混凝土是现代社会中广泛用于民生及军事工程的防护结构,如何提高他们的抗撞击性和防护能力具有着重要意义。对于预应力梁结构在冲击状态下的力学性能,很多学者已经开展了大量研究,并取得较多成果,而对于预应力板结构抗撞击性能的研究则较少,因此,本文将对其在平头弹撞击作用下的动态响应问题进行模拟研究,为预应力钢筋混凝土防护结构的设计提供一定的借鉴,本文主要研究内容如下:(1)在调研了几种常用混凝土动态本构模
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钢筋混凝土是现代社会中广泛用于民生及军事工程的防护结构,如何提高他们的抗撞击性和防护能力具有着重要意义。对于预应力梁结构在冲击状态下的力学性能,很多学者已经开展了大量研究,并取得较多成果,而对于预应力板结构抗撞击性能的研究则较少,因此,本文将对其在平头弹撞击作用下的动态响应问题进行模拟研究,为预应力钢筋混凝土防护结构的设计提供一定的借鉴,本文主要研究内容如下:(1)在调研了几种常用混凝土动态本构模型的特性后,选取CSCM(混凝土连续面盖帽模型)作为本文混凝土材料的计算本构模型,通过单单元测试,发现该模型能较好的描述混凝土材料的强度围压增强效应、应变率增强效应及损伤软化效应。(2)以相关文献的实验资料为依据,采用数值方法重现平头弹撞击钢筋混凝土靶板的实验过程,并将模拟结果中靶板的破坏形貌与文献中的实验观测结果进行对比,发现两者一致性较好,表明本文建立的数值模型具有较好的合理性和可靠性。(3)在较低撞击速度范围内,保持预应力值不变,对比分析预应力钢筋混凝土板与无预应力钢筋混凝土板在不同撞击速度下产生的破坏特征,发现预应力板相较于非预应力板在撞击面的附近的侵彻深度更小,远端的破坏程度较小,表明预应力能够在一定程度上有效提高在受冲击时靶板的强度和抗裂性。(4)在较低撞击速度范围内,改变弹丸质量大小和预应力值大小,对比分析预应力钢筋混凝土板与无预应力钢筋混凝土板在不同撞击速度下产生的破坏特征,发现在较低撞击速度和施加较低预应力时,非预应力板破坏较为严重;而在提高撞击速度和施加更高预应力后,预应力靶板的破坏反而更加严重;同时还对比分析了预应力板和非预应力板在整个过程中的压应力以及损伤情况,发现预应力的存在影响了靶板内部的应力状态,施加一定程度的预应力能够改善混凝土板的损伤破坏程度。
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