توسعه مدل جانسون هولمکوئیست جهت شبیه‌ سازی برخورد پرتابه‌های هوا پایه به سازه‌های بتنی

جهت حفاظت از تجهیزات و سازه‌های دفاعی در مقابل بارهای ضربه‌ای و انفجاری، بتن مسلح به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطالعه، آسیب بتن در اثر برخورد پرتابه بررسی شده و مدل آسیب ترد جانسون-هولمکوئیست برای مدل‌سازی پدیده نفوذ به‌عنوان مدل پایه انتخاب شده است. به‌منظور پیش‌بینی دقیق‌تر رفتار ماده، رابطه جدیدی برای اثر نرخ کرنش بر استحکام مدل ساختاری پایه، پیشنهاد گردید. ابتدا مفاهیم مدل پایه بیان گردیده و مدل آسیب استخراج شد و در ادامه الگوریتم مدل برای شبیه‌سازی عددی ارائه گردید. به‌منظور پیاده‌سازی و اعتبارسنجی الگوریتم، زیربرنامه‌ای به زبان برنامه‌نویسی فرترن بر اساس روش اجزاء محدود برای شبیه‌سازی فرایند آسیب نوشته و با استفاده از مدل ماده توسعه داده شده برخورد پرتابه به بتن مسلح بررسی گردید. بعد از اطمینان از همخوانی کد با نرم‌افزار آباکوس، نتایج تست‌های تجربی و پژوهش‌های سایر محققین با استفاده از شبیه‌سازی با کد توسعه‌یافته بررسی و صحت شبیه‌سازی تایید گردید. مدل پیشنهادی ترکیب خوبی بین سادگی و دقت در محاسبات پاسخ صفحات بتنی تحت‌تاثیر برخورد پرتابه در زوایای مختلف را نشان می‌دهد. در ضمن کد آماده شده از هزینه محاسباتی بسیار کمتری نسبت به نرم‌افزار ال ‌اس ‌داینا برخوردار است.

development of johnson holmquist model to simulate the impact of airborne projectiles on concrete structures

in this study, the damage behavior of concrete under projectile impact is investigated. thus, johnsonholmquist brittle damage model, which is widely used to model penetration phenomenon, is chosen as thebasic model. in order to more accurately predict the behavior of the material, a modified model is proposedby considering the new relationship for the effect of rate on the strength of the basic structural model. in thefirst step, the concepts of the basic model are expressed. then, the formulation of the damage model isextracted and algorithm of the model for numerical simulation to solve it are presented. in order toimplement and validate the algorithm, a subroutine is written in fortran programming language based onthe finite element method to simulate the damage process. in the following, using the developed model, theimpact of the projectile on reinforced concrete is investigated. the model is verified by comparing thenumerical and experimental results in the literatures. numerical simulations using the proposed model showa good compatibility between simplicity and accuracy for calculations of concrete slabs under the impact ofairborne projectile. also, the prepared code has a lower computational cost than the ls-dyna software.