تحلیل نفوذ پرتابه فرسایشی با سرعت بالا در هدف بتنی نیمه بی نهایت

در این رساله با تکیه بر سه روش عددی، تحلیلی و تجربی شکل بهبود یافته ای از مدل والکر و اندرسونبه منظور تحلیل نفوذ فرسایشی یک پرتابه میله بلند در یک هدف بتنی نیمه بی نهایت ارائه شده است. بررسی های صورت گرفته نشان داد، تا کنون هیچ مدل تحلیلی که بر اساس پدیده شناسی نفوذ فرسایشی پرتابه ها در بتن باشد ارائه نشده است. از این رو بر اساس نیاز موجود، مدلی بر اساس پدیده شناسی نفوذهای سرعت بالا با تکیه بر خواص بتن در این سرعت ها ارائه گردید. در این رابطه ابتدا مطالعه کاملی بر پدیده نفوذ پرتابه ها در سرعت های بالا در اهداف، اعم از اهداف فلزی و بتنی صورت پذیرفت. سپس مهم ترین مدل های موجود در حوزه نفوذ فرسایشی در اهداف نیمه بی نهایت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. بر اساس مطالعه رفتار بتن در نفوذهای سرعت بالا، مطالعات فورستال و دیگر محققان در خصوص رفتار بتن در نفوذ، مطالعه بنیان های مدل های مادی ارائه شده مربوط به رفتار بتن تحت فشار و نرخ کرنش، آزمایش های ضربه و انفجار بر روی بتن و نیز دیگر مطالعات صورت گرفته در خصوص رفتار بتن تحت بارهای دینامیکی، تشابهات کیفی رفتار بتن و فلز در نفوذ استخراج گردید. در ادامه با تکیه بر مدل نفوذ والکر و اندرسون مدلی جدید جهت تحلیل نفوذ فرسایشی یک پرتابه میله بلند در یک هدف بتنی ارائه گردید. شبیه سازی های عددی با دو هدف؛ الف) بررسی و تحلیل دقیق تر میدان جریان در اطراف نوک پرتابه در حال نفوذ در هدف بتنی و ب) مطالعه صحت مدل در محدوده ای از سرعت و جرم پرتابه که امکان آزمایش وجود نداشت، صورت پذیرفت. آزمایش های تجربی جهت ارزیابی مدل در کاربردهای واقعی، کار نهایی در این رساله بوده است. در این خصوص، جفت های پرتابه میله ای- سابوت به همراه اهداف بتنی طراحی و ساخته شد و 52 آزمایش نفوذ در بازه سرعتی 320 تا 1150 متر بر ثانیه و بازه جرمی 11 تا 17 گرم انجام شد. بررسی و مقایسه نتایج آزمایش های تجربی، شبیه سازی های عددی و روش تحلیلی نشان دهنده صحت کلیت مدل و فرض های مورد استفاده در مدل بود. علاوه بر این، مقایسه نتایج آزمایش های تجربی، مدل تحلیلی حاضر و مدل فورستال نشان داد زمانی که در پرتابه فرسایش رخ می دهد استفاده از مدل هایی مثل مدل فورستال که پرتابه را در حین نفوذ صلب فرض می نماید کاملاً اشتباه است. بررسی های پایانی نشان داد مدل حاضر امکان بسط یافتن جهت در نظر گرفتن هم زمان نفوذهای فرسایشی و صلب را نیز دارد. در نهایت و در جمع بندی می توان گفت مدل حاضر در پدیده شناسی و فرموله کردن پدیده های مهم در نفوذهای سرعت بالا در بتن موفق بوده است. البته در خصوص تعیین بازه دقیق دقت مدل و نیز وارد نمودن پارامترهای منعکس کننده ناهمگنی بتن نیاز به تحقیقات تکمیلی وجود دارد.