Dynamic performance of concrete structures under blast loading conditions is a topic of importance as such load generates severe structural damage including flexural damage, shear damage and concrete spall damage which may impose threats to the personnel and instruments shielded by the reinforced concrete structure. To mitigate blast effects on civil structures, a new kind of concrete material named Ultra-High-Performance-Concrete (UHPC) is now widely studied and applied. UHPC material is known for its high compressive and tensile strength, large energy absorption capacity as well as good workability and anti-abrasion ability. In a previous study, the performance of UHPC slab under blast loads had been investigated through free air explosion tests. The blast resistance capacity of UHPC had been demonstrated through comparison with normal strength concrete. In the present study, the dynamic performance of UHPC slab under contact charge explosion is experimentally studied and compared with normal strength concrete slab under the same loading scenario. Numerical models are established to reproduce both the previous free air explosion tests and the current contact explosion tests. In particular, finite element model is established to simulate the free air explosion test, and coupled smoothed particle hydrodynamics (SPH) method and finite element method is utilized to simulate the contact blast tests. Numerical results are compared with the experimental observations, and the feasibility and accuracy of the numerical model are validated

چکیده

عملکرد پویای سازه های بتنی تحت شرایط بارگذاری انفجاری از جمله مباحث مهم است چرا که در چنین بارهایی خسارت شدید سازه ای شامل خسارت خمشی، برشی و خرد شدن (پوسته پوسته شدن) بتن ایجاد می شود و نتیجتاً تهدیداتی برای افراد و وسایل هایی که زیر این دال قرار گرفتند تحمیل می کند. برای کاهش اثرات ناشی از انفجار نوع جدیدی از بتن به نام بتن فوق توانمند (UHPC) به صورت گسترده مطالعه و به کار برده می شود. ماده UHPC با مقاومت کششی و فشاری بالای، ظرفیت بالای جذب انرژی و کارایی خوب و توانایی ضد فرسایش شناخته می شود. در یکی از مطالعات گذشته، عملکرد دال UHPC تحت بارهای انفجاری از طریق آزمایش های انفجار در هوای آزاد بررسی شده و ظرفیت مقاومت انفجاری در UHPC با بتن آرمه ی معمول (دارای مقاومت نرمال) معمولی مقایسه شده بود. در مطالعه ی حاضر، عملکرد دینامیک دال UHPC تحت انفجار تماسی به‌صورت آزمایشگاهی مطالعه و با دال بتنی با مقاومت نرمال تحت همان شرایط بارگذاری مقایسه می شود. در این مطالعه مدل های عددی برای بازتولید آزمایش های انفجار در هوای آزد و آزمایش های کنونی انفجار تماسی به کار می روند که به طور خاص، مدل اجزای محدود برای شبیه سازی آزمایش انفجار در هوای آزاد و روش جفت شده ی هیدرودینامیک ذرات هموار(SPH) و المان محدود برای شبیه سازی آزمایش های انفجار تماسی به کار برده می شود. نتایج عددی با مشاهدات آزمایشگاهی مقایسه و امکان پذیری و صحت مدل عددی تایید و اعتبارسنجی می شود.

1-مقدمه

در دهه های گذشته، با افزایش تهدیدات تروریستی، توجه زیادی به پاسخ دینامیکی سازه تحت شرایط بارگذاری انفجاری شده است. پاسخ‌ سازه تحت بارهای انفجاری، مسأ‌له ی پیچیده ای است چرا که با هندسه و مواد غیرخطی، تغییر شکل های سازه ای وابسته به زمان و خواص مواد وابسته به نرخ بارگذاری روبروست. برخورد مرسوم با این مسأله [1-3] به تحلیل یک درجه آزادی (SDOF) وابسته بوده که روش پرکاربردی برای تحلیل طراحی است چرا که فهم و کاربرد آن ساده است...