Числове моделювання дії удару та вибуху на елементи системи «основа - захисна споруда»
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Проектування надійних захисних споруд або окремих елементів їх конструкцій потребує комплексного аналізу зміни напружено-деформованого стану їх елементів як системи “основа – захисна споруда” під дією різних за характером впливів. Необхідно враховувати багато вхідних параметрів, які безпосередньо впливають на результати розрахунків.
В роботі продемонстровані результати числового моделювання оцінки впливу влучання снаряду масою 300 кг зі швидкістю 60 м/с у фрагмент стіни захисної споруди, кут атаки, якого змінювався відносно горизонталі і мав наступні значення: 0°, 15°, 45°, 60°. Також аналізувався вплив від детонації бойової частини з вагою вибухової речовини близької до 100 кг у тротиловому еквіваленті. Для виконання розрахунків використовувався програмний комплекс Ansys/LS-Dyna.
Фрагмент стіни має товщину 1200 мм, а основою для неї слугують фундаменти неглибокого закладання. Армується стіна в чотири шари стержнями різного діаметру та перемінним кроком. Покриття захисної споруди являє собою багатошарову залізобетонну плиту, яка виконується по металевим балкам.
При створенні числової моделі системи “основа – захисна споруда” використовувався метод Лагранжа. Геометрія стіни, покриття, фундаменту і ґрунту зроблена за допомогою твердих об’ємних елементів, а дискретне армування залізобетонних конструкцій балочними елементами. Для моделювання впливу вибуху застосовувався підхід Лагранжа-Ейлера. Вибухівка задавалась фізично, а її поведінка описувалась рівнянням стану.
В результаті дослідження впливу удару на фрагмент стіни захисної споруди було встановлено, що зміна кута атаки снаряду має суттєвий вплив на рівень та форму пошкоджень захисної конструкції. Різниця між площами зон пошкоджень для кутів 0° та 60° доходить до 70%, а розбіжності в значеннях напружень, що виникають в армуванні складає 20% та 73% для зовнішньої та внутрішньої граней стіни відповідно.
Продемонстровано пошкодження стіни захисної споруди від дії впливу вибуху. На зовнішній стороні вони є розподіленими, а на внутрішній зосереджені в центрі. Площа зони пластичних деформацій на 41% для зовнішньої та 18 % для внутрішньої граней більша від зони викликаної ударом снаряду із кутом атаки 0°. Напруження в армуванні досягають граничних значень – 500 МПа. При комбінації впливів, дія вибуху має набагато більший ефект на стіну захисної споруди, кут атаки впливає не суттєво.
Блок інформації про статтю
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами: Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).Посилання
Van Dorsselaer, N., Lapoujade, V., Nahas, G., Tarallo, F., & Rambach, J. M. (2012, June). General Approach for Concrete Modeling: Im-pact on Reinforced Concrete. In 12th Interna-tional LS-DYNA® Users Conference, Dear-born.
Ghaemmaghami, A., Liu, Y., Abrishami, H., & Han, X. M. NUMERICAL MISSILE SIMULATION OF PUNCHING TEST SPECIMENS CONTAINING LONGITUDINAL REINFORCING AND T-HEADED BARS.
Schmied, C., & Erhart, T. (2018). Updated review of solid element formulations in LS-DYNA. 15th German LS-DYNA Forum Bamberg.
LS-DYNA, Livermore software technology cooperation, LS-DYNA keyword user’s manu-al, 2025. URL: https://ftp.lstc.com/anonymous/outgoing/web/ls-dyna_manuals/DRAFT/DRAFT_Vol_I.pdf
LS-DYNA, Livermore software technology coop-eration, LS-DYNA material models manual, 2025. URL: https://ftp.lstc.com/anonymous/outgoing/web/ls-dyna_manuals/DRAFT/DRAFT_Theory.pdf
Murray, Y. D. (2007). Users manual for LS-DYNA concrete material model 159 (No. FHWA-HRT-05-062). United States. Federal Highway Administra-tion. Office of Research, Development, and Tech-nology.
Schwer, L., Teng, H., & Souli, M. (2015, June). LS-DYNA air blast techniques: Comparisons with ex-periments for close-in charges. In 10th European LS-DYNA Conference (pp. 15-17).
Huang, Y., Willford, M. R., & Schwer, L. E. (2012, June). Validation of LS-DYNA® MMALE with blast experiments. In 12th International LS-DYNA Users Conference (pp. 1-12).