شبیه سازی عددی و تحلیلی پرتابه های فرسایشی سرعت بالا در اهداف بتنی مسلح به الیاف فولادی

در این مقاله به ارائه یک مدل تحلیلی فرآیند نفوذ پرتابه های فرسایشی در بتن تقویت شده به الیاف فولادی پرداخته شده است. نوآوری مدل تحلیلی ارائه شده در آن است که تأثیر طول به قطر الیاف فولادی و نسبت طول به قطر پرتابه و همچنین درصد حجمی الیاف استفاده شده در ماتریس بتن بر روی مقاومت ضربه ای بتن الیافی در سرعت های بالا موردتوجه قرارگرفته است. در شبیه سازی عددی از کد صریح و غیرخطی ال اس داینا با روش حل لاگرانژی و به صورت تقارن محوری استفاده شده است. پرتابه ها با سرعت بالای در حدود 2500 متر بر ثانیه با جرم تقریبی 45 گرم و با سر نفوذگر نیم کروی، تخت و اجایو در بتن مسلح به الیاف فولادی با درصد های حجمی 1، 5/1 و 2 درصد 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 الاستیک – پلاستیک هیدرودینامیک استفاده شده است. پس از صحه سنجی مدل تحلیلی نفوذ با فرآیند شبیه سازی و 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. مدل تحلیلی ارائه شده در فرآیند تغییرات سرعت پرتابه در حین نفوذ داخل بتن تقویت شده به الیاف فولادی از دستاوردهای مهم این تحقیق محسوب می شود.