混凝土在冲击载荷作用下的损伤效应研究

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本文利用一级轻气炮对混凝土靶体进行冲击损伤实验及其冲击前后靶体的声波CT成像的探伤实验,研究了不同弹速冲击作用下,冲击面倾角不同的混凝土靶体内部的损伤效应。   采用高速摄影方法对弹丸冲击靶体时冲击面的损伤过程进行拍摄,并对冲击前的混凝土靶体过轴心的剖面进行声波测试和CT成像分析,冲击后的混凝土靶体进行宏观观测,过轴心剖面以及与冲击面平行的截面进行声波测试和CT成像分析。对比冲击前后对应位置的声波速度变化情况,CT成像的差异,再结合冲击实验后靶体的宏观损伤分析,研究混凝土靶体的冲击损伤范围和损伤程度,发现CT成像分析结论与冲击损伤的实际结果有较好的一致性,这表明利用弹性波CT成像能反映混凝土靶体冲击前的结构特征、冲击后的破坏和损伤情况。过靶体轴心剖面CT成像结合平行于冲击面的截面CT成像进行分析,能更好地反映损伤破坏区的范围。   利用一级轻气炮进行弹丸对混凝土靶体进行正冲击时,在靶体的冲击面轴心附近形成圆形漏斗状破坏与损伤,漏斗外围是损伤区。对混凝土靶体斜冲击时,将形成椭圆形漏斗状破坏与损伤,椭圆的长轴一般与冲击面的倾斜方向基本一致。在相同的声波测试条件下,采用相同的成像方法和伪像处理手段,对六个靶体的CT成像结果进行对比,分析发现:在冲击速度相近的情况下,在实验的靶体冲击面倾角范围内,随着靶体冲击面倾角的增大,椭圆长轴增大,漏斗区和损伤区的形状逐渐变得不对称;当靶体冲击面角度相同时,弹丸着靶速度越大,则损伤程度越大:在靶体高度较低的一侧冲击损伤区范围较大。CT成像分析得出的这些弹丸对混凝土靶体冲击损伤的规律与高速摄影观测到弹丸在冲击靶体时的破坏过程和对冲击后靶体破坏的实际形状与测量结果基本一致。   本研究得出在动能弹冲击作用下混凝土靶体侵彻角对靶体损伤和破坏范围的影响规律,建立弹速、侵彻角与混凝土损伤范围和混凝土损伤效应的关系,为防护结构设计和增强弹体侵彻能力的有效途径研究提供基础数据。
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