مطالعه عددی غیر خطی برخورد و نفوذ پرتابه ها در سازه های بتن مسلح

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

2 کارشناسی ارشد مهندسی عمران- زلزله، موسسه آموزش عالی صدرالمتألهین

چکیده

در کشور ما که جزو کشورهای پیشرو در میان ملل در حال توسعه قلمداد می شود، از یک سو به دلیل روند شتابان توسعه سازه های بتنیِ با اهمیت بالا و از سوی دیگر بدلیل وجود تهدیدات نظامی متعدد بالقوه خارجی، مدلسازی برخورد و نفوذ پرتابه ها در سازه های بتن مسلح از اهمیت فوق العاده ای برخوردار می باشد. در این مقاله سعی شده تا با مدلسازی غیرخطی رفتار سازه های بتن مسلح تحت بارگذاری متمرکز ناشی از برخورد پرتابه های مفروض و همچنین نفوذ آنها با استفاده از نرم افزار Autodyn ،اهمیت لحاظ کردن تدابیر الزم در حین طراحی سازه های خاص بیان گردد و میزان نفوذ پرتابه در سازه های گنبدی در شرایط مختلف به لحاظ سرعت، جرم و ..... بدست آید. یک آزمایش تجربی برخورد و نفوذ پرتابه به یک هدف بتنی که دارای نتایج مشخصی میباشد، بر اساس روش المانهای محدود مدلسازی شده و صحت روش انتخاب شده بر مبنای تطابق نتایج مدلسازی عددی با نتایج تجربی این آزمایش مشخص شده است. در این تحقیق تالش گردیده تا با تمرکز بر روش عددی و استفاده از یکی از قویترین کدهای موجود، پدیده نفوذ پرتابه (بدون موج انفجار) در بتن در حالت های مختلف مورد بررسی قرار گیرد و با به کارگیری مدلهایی از ماده که تغییر شکلهای بزرگ و حالت تنش سه محوری را در نظر می گیرند، پارامتر های مهم تاثیر گذار در پدیده نفوذ از قبیل تغییرات نرخ کرنش، مقاومت مشخصه بتن در کشش و فشار، جرم، شکل و سرعت پرتابه مورد مطالعه قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Nonlinear Numerical Study of Impact of Rockets on RC Structures

نویسندگان [English]

  • Mohammadreza Aram 1
  • Hamed Nazlabadi 2
1 Member of the faculty member of the Institute of Nuclear Science and Technology
2 Master of Civil Engineering - Earthquake, Higher Education Institute of Sadrul Motaalehin
چکیده [English]

In this paper the nonlinear modeling of the projectile impact on special domed reinforced concrete structures is investigated. The projectile penetration in the structure is dependent on different conditions such as velocity and mass. Based on the finite element model created in the Autodyn software, the nonlinear behavior and the projectile penetration in the concrete shell of a dome-shaped structure with regard to the mass and velocity of the projectile and all contact behavior of concrete has been presented. The analysis method used has been defined in Lagrangian coordinates. The Johnson Cook Linear and RHT Concrete were used to model the material behavior for projectile and target respectively. Reinforcement has been simulated using a linear model of Johnson Cook too. Dimensional four-node axisymmetric elements were used in the software. Also the effect of various parameters on the depth of penetration of the projectile, such as velocity, bullet weight, multi-layer and reinforced concrete is being investigated and the results were presented. In this regard, the study of projectile velocity and mass and their impact on the depth of penetration will be discussed. First, the impact of a supersonic cruise missile with speed of 1620 kilometers per hour (Mach 4.6) on a target has been discussed. Subsequent analysis of the projectile weighing 900 kg (twice conventional warhead) impact on the target. Since the kinetic energy of the projectile is double the previous case, a good approximation can be assumed that two projectiles hit the structure. In the third analysis, it is assumed that the threat has a double-speed warhead with two and a half times mass. Based on results we found that the first and second structures still has the resistance, but against the third threat the structure has no longer resistance and the projectile passes through the target. At the end a sensitive analysis for mesh size has been performed and the effects on the results were presented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • projectile
  • Impact
  • penetration
  • nonlinear modeling
  • reinforced concrete
  • Autodyn