钢筋混凝土碰撞或侵彻的损伤模型国内外研究现状

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金乾坤[7]在TCK模型的基础上开发了一个用于混凝土或钢筋混凝土碰撞或侵彻的损伤模型。模型分成两部分考虑：拉伸损伤用TCK模型描述，剪切部分则采用RHT模型。模型考虑了应变硬化、压力和相关的失效面、软化、拉伸损伤、压缩损伤和应变率效应，61143
计算结果表明，采用该模型可以较好地模拟混凝土或钢筋混凝土的碰撞或侵彻过程中开坑、穿孔和弹体穿孔后的孔壁剥离现象，对剩余速度的预测较为准确；梁斌[8]对弹丸以不同速度侵彻不同靶弹直径比的混凝土靶的情况进行了数值模拟，得出了靶体直径大小与可以忽略靶体侧面边界影响的最大弹丸侵彻速度之间的关系，以及弹丸侵彻深度与可以忽略靶体底面边界影响的最小靶体厚度之间的关系；王明洋[9]根据短波与岩体的内摩擦模型，利用波阵面上的动量守恒关系和弹体表面的连续运动规律，得到岩体对弹体的侵彻阻抗。通过破碎区与径向裂缝区的能量传输关系，揭示侵彻与贯穿问题的比例尺度关系的规律，推得弹体侵彻过程中的参数及侵彻深度计算新公式；石智勇[10]引入弹头性能参数，采用量纲分析方法，对弹丸侵彻混凝土靶的深度进行了分析，得到了无量纲侵彻深度与无量纲侵彻初始速度基本成线性的关系；利用轻气炮对素混凝土靶和钢纤维混凝土靶进行了侵彻试验，测量了弹丸的击靶速度和侵彻深度，分析得到不同弹头形状弹丸侵彻素混凝土靶和钢纤维混凝土靶的无量纲侵彻深度与无量纲速度近似成线性关系。徐建波[11]用小尺寸模型弹进行了侵深与速度、侵深与弹体质量、侵深与靶强度关系的实验。实验数据表明：(1)升主形空腔膨胀模型计算结果比实验值偏高，但是变化趋势基本与实验曲线一致。利用球形空腔膨胀模型，认为靶是一可以压缩的计算结果比实测结果偏大，但变化趋势与实测曲线的一致性良好。(2)由平经验分析法得到的侵深经验公式能较好预估弹体的侵彻深度。(3)小比例模型实验间存在良好的少L何相似性。分析了侵地战斗部的爆炸、爆破、震动三种主要毁伤效应，根据这种效应来评估武器毁伤能力；王政[12]系统总结了混凝土的动态力学性能实验结果和有代表性的混凝土本构模型，分析适用于冲击问题的混凝土本构模型的构建要素。在此基础上，构建了一个适用于数值模拟冲击问题的新的混凝土本构模型，该本构模型全面考虑了应力的第二和第三不变量、应变率以及拉伸和剪切损伤等诸多影响因素，可以描述混凝土力学响应中线弹性、塑性硬化和损伤软化的力学过程。构建本构模型时，在拉压子午线之比同应力球量的关系、各个屈服面之间硬化与软化的描述以及拉伸损伤等几个方面提出了新的方法。将所构建的本构模型加入到LTZ-ZD程序，研究确定了混凝土本构模型参数，对混凝土靶板的穿透问题进行了数值验证分析。结果表明计算得到的弹体剩余速度同实验结果基本一致，并成功得到混凝土靶板破裂的计算图像。马爱娥[13]利用LS-DYNA 程序的用户自定义模型功能，在LS2DYNA 程序中嵌入了用于描述混凝土及钢筋混凝土侵彻贯穿的动态损伤模型。模型拉伸部分用Taylor-Chen-Kuszmaul ( TCK) 模型描述，体现了应变率对拉伸作用的敏感性；压缩部分则采用Holmquist-Johnson-Cook ( HJC) 强度模型。模型中考虑了拉伸损伤、压缩损伤、应变软化、静水压力效应以及应变率效应。利用该方法对弹体攻角非正侵彻混凝土靶过程中的弹体变形、混凝土靶的损伤破坏、弹体的速度变化规律及弹体的变形进行了计算，并将计算结果与实验结果进行了比较，结果表明，采用该模型可以较好地模拟弹体非正侵彻混凝土过程。陈伟[14]考虑介质处于内摩擦状态下，利用球腔膨胀理论及内摩擦介质侵彻近区运动方程求得刚性弹体在侵彻过程中的阻力。在此基础上，考虑自由表面对弹体斜侵彻的影响，将斜侵彻分为3个阶段，推导了斜向侵入弹体表面上任一点的应力公式，进而得出了新的刚性弹体的斜侵彻解析解。该解与别列赞公式在形式上一致，计算结果也符合较好，从而在理论上对别列赞经验公式进行了解释。杨蓉[15]着重利用大型显示动力分析软件LS-DYNA对弹体侵彻混凝土靶板进行了有限元分析。分别对卵形(锥形)弹体冲击靶板进行数值仿真，提取出过载数据，以及弹内装药的受力数据；分别对不同曲率下的弹药过载数据进行对比并将炸药设置在弹体的不同位置，对其得到的过载数据进行对比；对于不同初速的锥形弹体我将得到的过载曲线分别与经典试验计算模型对比，来证明仿真试验的可信度，同时也指明了数值模型存在的缺陷问题。罗建华[16]基于动能弹对混凝土靶体的侵彻实验，讨论了轻气炮试验方法及混凝土靶体上传感器的安装与浇注，核心为前置放大器的设计。主要目的为测试弹丸侵彻混凝土靶体后所产生应力波传播特性。通过靶体上安装的锰铜压阻传感器结合差动电桥放大电路，对动能弹侵彻混凝土靶体所产生应力波信号进行采集放大。同时利用ANSYS/LS-DYNA软件对弹丸垂直侵彻混凝土靶体进行了模拟仿真。