Dynamisk respons av stålplater utsatt for kombinert støt- og eksplosjonslast

Abstract

Hovedmålet med denne oppgaven er å studere oppførselen av fleksible stålplater utsatt for kombinert støt- og eksplosjonslast ved bruk av eksperimentelle- og numeriske studier. Det numeriske arbeidet består av et forstudie og et endelig numerisk studie med den fulle lastkonfigurasjonen. Alle eksperimentene ble utført ved Norges Teknisk- Naturvitenskapelig Universitet (NTNU) I Trondheim. Platene var laget av 0.8 mm tykke Docol 600DL og Docol 1400M stål. Alle utførte eksperimenter ble dokumentert med høy-hastighets kameraer. Eksplosjonslasteksperimentene ble også dokumentert med andre metoder.

Alle numeriske modeller I denne tesen bruker en Lagrangian beskrivelse, forkenklede opplagere og ble kjørt med Abaqus Explicit. Den påførte lasten ble tatt idealiserte trykk-tids kurver.

14 plater ble tested I SIMLab shock tube facility (SSTF), med totalt 38 eksperimenter utført I ballistikk riggen. De to materialene ble testet I SSTF med like avfyringstrykk for å etablere en sammenligningsbasis. I tillegg ble platene som opplevde skrå beskytning testet på høyere trykk for å bestemme kapasiteten.

Simuleringer ble utført på ballistikk i det endelige numeriske studiet. I tillegg ble det utført simuleringer på kombinert støt- og eksplosjonslast, som ble sammenlignet med de eksperimentelle resultatene for validering. Et parameterstudie ble utført for CL bruddparameteren og for tøyningsrate sensitivitetsparameteren.

This thesis investigates the behavior of flexible steel plates exposed to the combination of impact- and blast loading, using experimental- and numerical studies. The numerical work consists of a preliminary study and a final numerical study with full load configurations. All experiments were conducted at the Norwegian University of Science and Technology (NTNU). The tested plates were made from 0.8 mm thick Docol 600DL and Docol 1400M steel. All conducted experiments were documented using high-speed cameras. The blast loading experiments were also documented using other methods.

All numerical models of this thesis used a pure Lagrangian approach, simplified boundaries, and were run using Abaqus Explicit. The applied loading was applied as idealized pressure-time curves.

14 plates were tested in the SIMLab shock tube facility (SSTF), with a total of 38 experiments being conducted in the ballistics rig. In the SSTF, the two materials were tested using equal firing pressures for the shared configurations in order to establish a basis for comparison. In addition, the plates experiencing oblique impact were tested at higher firing pressures to determine the capacity.

In the final numerical studies, simulations were conducted on pure ballistics. In addition, the combination of impact- and blast loading were modelled and compared to the experimental data for validation. A parametric study was conducted on the CL fracture parameter and the strain rate sensitivity parameter.