تحلیل تجربی و عددی اثر زاویه برخورد پرتابه‌های صلب اجایو بر عمق نفوذ و میزان انحراف در اهداف بتنی نیمه بی‌نهایت

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران

2 استاد، دانشکده فنی و مهندسی،گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران

3 استادیار ، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران

4 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران

10.22044/jsfm.2025.15115.3898

چکیده

نفوذ پرتابه‌ها در اهداف بتنی به دلایل مختلفی ممکن است بصورت مایل صورت پذیرد، که علاوه بر پیچیده‌‌تر شدن تحلیل آن، بر میزان عمق و نفوذ عملکرد پرتابه‌ها تأثیر می‌گذارد. لذا مطالعه مسیر نفوذ و درنهایت عمق نفوذ پرتابه‌ها در اهداف ضرورت می‌یابد. در این تحقیق به بررسی و مقایسه نتایج عددی و تجربی مسیر و عمق نفوذ مایل یک پرتابه صلب اجایو در هدف بتنی با مقاومت فشاری MPa35 پرداخته شده است. برای شبیه سازی عددی از نرم افزار ال اس داینا و از مدل RHT برای بیان رفتار بتن استفاده شده است. ضرایب مورد نیاز برای این مدل رفتاری با انجام تست‌های سه محوره و برازیلیا و تک محوره در نهایت کالیبره و استخراج شده است. پرتابه از جنس فولاد سخت در نظر گرفته شده تا کمترین تغییر شکل را داشته باشد، لذا عملیات حرارتی روی آن‌ها انجام شد که در نتیجه سختی آن‌ها به HRC40 و مقاومت تسلیم آن‌ها به MPa1000 افزایش یافت. بعلاوه تست‌های تجربی بالستیکی در سرعت‌ها و زوایای مختلف انجام شده و پس از آن نمونه‌های بتنی اسکن شده است تا مسیر نفوذ پرتابه تعیین شود. نتایج نشان از تطابق خوب بین روش عددی و تجربی است و روش عددی به خوبی توانسته است رفتار نفوذ پرتابه در هدف بتنی را تخمین بزند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Forrestal, M. J, and V. K. Luk. (1992) Penetration into soil targets. J Imp Eng 12.3: 427-444.
[2] Schoof, L. A, F. A. Maestas, and C. W. (1989) Young. Numerical method to predict projectile penetration. No. SAND-89-0266C; CONF-8904119-1. Sandia National Labs., Albuquerque, NM (USA),.
[3] Sayahbadkhor M, Vahedi K, Naddaf Oskouei AR (2019) Presenting a modified theory and analytical investigation of projectile penetration into ceramic-metal semi-infinite targets. J Solid Fluid Mech.;9(2):31-45. (In Persian)
[4] Huang, Fenglei, et al (2005) A numerical simulation on the perforation of reinforced concrete targets. J Imp Eng 32.1-4: 173-187.
[5] Farahmand M, Vahedi K, Naddaf Oskouei AR, Hosseini R (2020) An analytical model Presentation and experimental investigation of the penetration‎ depth of the rigid blunt projectile on the perforated metal plate. J Solid  Fluid Mech.;10(4):241-51. (In Persian)
[6] Chen XW, Fan SC, Li QM (2004) Oblique and normal perforation of concrete targets by a rigid projectile.J Imp Eng. Jul 1;30(6):617-637.
[7] Liyaghat. G., and Pol, M (2009) H Analysis of the penetration of inclined projectiles in thin metal plates”,  Aero Mech, Vol. 5, No. 2,. (In Persian).
[8] Wu, Hao, Xiao-Wei Chen(2014) Qin Fang, and Li-Lin He. "Stability analyses of the mass abrasive projectile high-speed penetrating into concrete target. Part II: Struct Stab analyses." Acta Mechanica Sinica 30, no. 6 943-955.
[9] Nia, Ali Alavi, and Mahdi Kazemi. (2015) Analytical study of high velocity impact on sandwich panels with foam core and aluminum face-sheets. Mod Mech Eng 15, no. 6. (In Persian).
[10] Kazemi, M and Nia, Ali Alavi (2019)  High velocity impact on sandwich panels with graded foam-cored and aluminum face-sheet: Numerical and experimental assessment. J Mod Mech Eng, 19(4), 1039-1047. (In Persian).
[11] Chen X, Lu F, Zhang D(2018) Penetration trajectory of concrete targets by ogived steel projectiles–Experiments and simulations. J Imp Eng. ;120:202
[12] Nishida A, Kang Z, Nagai M, Tsubota H, Li Y(2019) Evaluation of local damage to reinforced concrete panels subjected to oblique impact by soft missile. Nuclear Engineering and Design.350:116-27.
[13] Kang Z, Okuda Y, Nishida A, Tsubota H, Li Y. (2020)Analytical study of perforation damage in reinforced concrete slabs subjected to oblique impact by projectiles with different nose shapes. J Mech Eng .8(1):20-00331.
[14] Xue J, Shen P, Wang X(2020) Simulation Analysis on Ballistic Deflection of Projectile Obliquely Penetrating into Concrete. J Sys Simul. 29(8):1801-8.
[15]  Zhang X, Yao W, Li W, Wang X, Zhu X (2021) Research on Oblique Penetration of Projectiles into Targets of  Different Materials. J of  Physi: (Vol., No. 1, p. 012072). IOP Publishing.
[16] Cho H, Choi MK, Park S, Kim M, Han J, Sohn D (2022) Determination of critical ricochet conditions for oblique impact of ogive-nosed projectiles on concrete targets using semi-empirical model. J Imp Eng. 165:104214.
[17] Grunwald C, Schaufelberger B, Stolz A, Riedel W, Borrvall T(2017) A general concrete model in hydrocodes: verification and validation of the Riedel–Hiermaier–Thoma model in LS-DYNA.  J Prot Struct.8(1):58-85.
[18] Tu Z, Lu Y(2009) Evaluation of typical concrete material models used in hydrocodes for high dynamic response simulations. J Imp Eng. 36(1):132-146.
 
[19]  Nystrom U(2008) Concrete structures subjected to blast and fragment impacts. Licentiate Thesis, Department of Structural Engineering, Concrete Structures, Chalmers University of Technology, Goteborg.