تاثیر کاربرد سازه های بتنی مسلح به الیاف فولادی تحت نفوذ پرتابه های سرعت بالا

در این مقاله به مدل سازی فرآیند نفوذ پرتابه ها سرعت بالا با سر نفوذگر نیم کروی، تخت و اجایو در بتن مسلح به الیاف فولادی پرداخته شده است. در شبیه سازی عددی از کد صریح و غیر خطی LS-DYNA با روش حل لاگرانژی و به صورت تقارن محوری استفاده شده است. پرتابه ها با جرم تقریبی 45 گرم با سرعت بالای در حدود 2500 متر بر ثانیه به اهداف بتنی که با الیاف فولادی با درصد های حجمی 1، 5/1 و 2 درصد مسلح شده اند نفوذ می کنند. در این مقاله برای پیش گویی دقیق رفتار پرتابه فلزی و بتن الیافی در سرعت های بارگذاری خیلی بالا از مدل ماده Elastic–Plastic Hydrodynamic و برای ارتباط بین کرنش حجمی، تنش هیدرواستاتیکی و مدول بالک در سرعت های بالا از معادله حالت مای گرونایزن استفاده شده است. پس از صحت فرآیند شبیه سازی با کار آزمایشگاهی، نتایج نشان می دهد که پرتابه های با سر نفوذگر اجایو که فاکتور تیزی سر پرتابه پایینی دارد با سرعت باقیمانده بیشتری از اهداف خارج می شود و کارآیی آنها در نفوذ بهتر می باشد. به عبارت دیگر با افزایش نسبت طول به قطر پرتابه از 5/0 به 9/0، برای پرتابه هایی به ترتیب به شکل تخت، نیم کروی و اجایو، سرعت باقی مانده افزایش می یابد. همچنین با افزایش درصد حجمی الیاف فولادی در ماتریس بتن میزان تخریب سطح ناحیه رویی و زیرین بتن الیافی کاهش می یابد. اثر تیزی سر پرتابه و نسبت طول به قطر پرتابه بر روی راندمان بالستیکی پرتابه و همچنین تاثیر استفاده از الیاف فولادی در بالا بردن راندمان پانل بتنی که یکی از اهداف پدافند غیر عامل است، از نوآوری های مهم تحقیق حاضر می باشد.