Ядерная оболочка является последним физическим барьером, предотвращающим выпуск радиоактивных веществ. Обеспечение структурной целостности оболочки под воздействием экстремальных динамических нагрузок, таких как удары снарядов, имеет важное значение для ядерной безопасности. В этом исследовании, объединяя эксперименты с легким газовым пушечным выстрелом и метод высокоточной численной симуляции, проведено углубленное изучение динамического отклика и механизма разрушения железобетонных мишеней под воздействием снаряда. Развит модель связанного со скоростью разрушения пластичности для бетона, которая сочетает в себе функцию эффективного упрочнения, переменные многосферного разрушения и нелинейный динамический критерий S. Результаты численных симуляций на основе этой модели хорошо согласуются с экспериментальными результатами, что позволяет достоверно воспроизводить эффект скорости деформации, многосферного разрушения и поведения эволюции пластичности бетона под ударной нагрузкой. Дополнительные результаты моделирования показывают, что динамическая прочность на сжатие и растяжение в центре удара соответственно достигает 4,1 и 4,83 раза больше статических значений, а пиковая скорость деформации превышает 5000 с⁻¹. Было выявлено распространение, отражение и сложение волны напряжения. Установлено, что разрушение лицевой стороны мишени вызвано в основном прямой волной напряжения, а сползание задней стороны происходит из-за отражения волны сжатия на свободной границе с формированием волны растяжения. Это ключевой механизм разрушения оболочки под динамическим воздействием. Результаты исследования могут предоставить теоретическую основу для оптимального проектирования ударостойкости ключевых защитных структур, таких как ядерные оболочки.

Железобетон; эксперимент с легким газовым ударом; численное моделирование; связанная со скоростью модель разрушения пластичности; динамическая реакция