›› 2006, Vol. 27 ›› Issue (7): 1143-1146.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

弹丸侵彻无钢筋混凝土的数值模拟

张德海1,朱浮声1, 2,邢纪波3   

  1. 1.沈阳建筑大学,沈阳 110168;2.东北大学 土木系,沈阳 110004;3.烟台大学 土木系,山东 烟台 264005
  • 收稿日期:2004-10-15 出版日期:2006-07-10 发布日期:2013-11-19
  • 作者简介:张德海,男,1966年生,博士,副教授,主要从事结构可靠性鉴定和数值模拟方面的教学和科研工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No.10072053)和东北大学博士学位论文资助项目(No.200211)。

Numerical simulation of projectile penetrating into plain concrete

ZHANG De-hai1, ZHU Fu-sheng1,2, XING Ji-bo3   

  1. 1.Shenyang Jianzhu University, Shenyang 110168, China; 2. Department of Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110004, China; 3.Department of Civil Engineering, Yantai University, Yantai 264005, China
  • Received:2004-10-15 Online:2006-07-10 Published:2013-11-19

摘要: 采用二维梁-颗粒模型BPM2D(beam-particle model in two dimensions)模拟了刚性弹丸侵彻无钢筋混凝土的过程。离散元法(DEM)和有限元法(FEM)等数值计算方法各有其优势,同时也都存在不足之处:离散元法适于处理由连续介质向非连续介质转化的破坏问题,但对于连续体计算结果精度不高;有限元法适于预测材料破坏的区域,但难以直接用于计算脆性材料破坏过程,因此将两种方法结合可以形成一种较好的混合模型。梁-颗粒模型BPM2D是基于离散元法,结合有限元法开发的二维数值计算模型,采用3种类型梁单元形成混凝土数值试样,每种类型梁单元的力学性质均按韦伯(Weibull)分布随机赋值,以模拟混凝土细观结构的非均匀性,同时梁单元的强度随应变率不同而变化。利用此模型分析了弹丸侵彻下混凝土的破坏过程,并给出侵彻过程弹丸减速度-时间历程曲线。比较计算结果与试验数据表明梁-颗粒模型可有效应用于计算和模拟脆性材料动态破坏问题。

关键词: 混凝土, 数值模拟, 侵彻, 减速度, 梁-颗粒模型

Abstract: The process of the projectile penetrating into plain concrete is numerically simulated with the BPM2D (beam-particle model in two dimensions). The discrete element method (DEM) and the finite element method (FEM) have their own advantages and weaknesses. Basically, the DEM was developed for predicting the failure problems accompanying with the transition from continuum to non-continuum media. However, it is not accurate to calculate the problem of continuum media. The FEM may forecast the failure area of the material reasonably, while it is hard to calculate the failure process in brittle media. Therefore it becomes a good choice to combine the two methods to construct a hybrid model. The BPM2D is presented on the basis of the DEM and the FEM. Three types of beam in the BPM2D have been used to form numerical model of concrete. The mechanical properties of every type beam vary with their strain-rate and are randomly allocated according to Weibull distribution to reflect the initial heterogeneity of concrete at the mesoscale level. The failure process of the projectile penetrating into concrete is discussed. It was displayed that the deceleration history of projectile in penetrating. The comparison of the simulation results with the experimental data shows that the BPM2D is applicable to simulate the dynamic failure problems of brittle material.

Key words: concrete, numerical simulation, penetration, deceleration, beam-particle model

中图分类号: 

  • TU 554
[1] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[2] 张 聪, 梁经纬, 阳军生, 曹 磊, 谢亦朋, 张贵金, . 堤坝脉动注浆浆液扩散机制及应用研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1507-1514.
[3] 严 健, 何 川, 汪 波, 蒙 伟, . 高地温对隧道岩爆发生的影响性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1543-1550.
[4] 李世俊, 马昌慧, 刘应明, 韩玉珍, 张 彬, 张 嘎, . 离心模型试验与数值模拟相结合研究 采空边坡渐进破坏特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1577-1583.
[5] 高 俊, 党发宁, 李海斌, 杨 超, 任 劼, . 沥青混凝土心墙简化解析受力分析模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 971-977.
[6] 蔡奇鹏, 甘港璐, 吴宏伟, 陈星欣, 肖朝昀, . 正断层诱发砂土中群桩基础破坏及避让距离研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1067-1075.
[7] 郎颖娴, 梁正召, 段 东, 曹志林, . 基于CT试验的岩石细观孔隙模型重构与并行模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1204-1212.
[8] 杨爱武, 潘亚轩, 曹 宇, 尚英杰, 吴可龙, . 吹填软土低位真空预压室内试验及其数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 539-548.
[9] 汪华斌, 李建梅, 金怡轩, 周 博, 周 宇, . 降雨诱发边坡破坏数值模拟两个关键问题 的解决方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 777-784.
[10] 陈上元, 赵 菲, 王洪建, 袁广祥, 郭志飚, 杨 军, . 深部切顶沿空成巷关键参数研究及工程应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 332-342.
[11] 郑俊杰, 吕思祺, 曹文昭, 景 丹, . 高填方膨胀土作用下刚柔复合桩基 挡墙结构数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 395-402.
[12] 徐 平, 翟攀攀, 张天航, 董新平. 盾构隧道衬砌管片接头弯曲刚度类指数模型研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 83-90.
[13] 张 磊, 刘 慧, 王铁行. 固结与不固结条件下黄土-混凝土接触面剪切试验[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 238-244.
[14] 李 杨, 佘成学, 朱焕春, . 现场堆石体振动碾压的颗粒流模拟及验证[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 432-442.
[15] 张治国,张成平,马兵兵,宫剑飞,叶 铜,. 滑坡作用下既有隧道锚索加固的物理模型试验与数值模拟研究[J]. , 2018, 39(S1): 51-60.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 孙树林,李 方,谌 军. 掺石灰黏土电阻率试验研究[J]. , 2010, 31(1): 51 -55 .
[2] 李英勇,张顶立,张宏博,宋修广. 边坡加固中预应力锚索失效机制与失效效应研究[J]. , 2010, 31(1): 144 -150 .
[3] 李 晶,缪林昌,钟建驰,冯兆祥. EPS颗粒混合轻质土反复荷载下变形和阻尼特性[J]. , 2010, 31(6): 1769 -1775 .
[4] 梁健伟,房营光,谷任国. 极细颗粒黏土渗流的微电场效应分析[J]. , 2010, 31(10): 3043 -3050 .
[5] 王丽艳,姜朋明,刘汉龙. 砂性地基中防波堤地震残余变形机制分析与液化度预测法[J]. , 2010, 31(11): 3556 -3562 .
[6] 李秀珍,王成华,邓宏艳. DDA法和Fisher判别法在潜在滑坡判识中的应用比较[J]. , 2011, 32(1): 186 -192 .
[7] 孔祥兴,夏才初,仇玉良,张丽英,龚建伍. 平行小净距盾构与CRD法黄土地铁隧道施工力学研究[J]. , 2011, 32(2): 516 -524 .
[8] 王振红,朱岳明,武圈怀,张宇惠. 混凝土热学参数试验与反分析研究[J]. , 2009, 30(6): 1821 -1825 .
[9] 谷拴成,苏培莉,王建文,王宏科. 烧变岩体特性及其注浆扩散行为研究[J]. , 2009, 30(S2): 60 -63 .
[10] 吉武军. 黄土隧道工程问题调查分析[J]. , 2009, 30(S2): 387 -390 .