Material models for concrete exposed to impact loading

Abstract

Concrete is an important material in building protective structures. To calculate what happens to these structures when exposed to impact loads, we need to have a good understanding of the material behavior. Empirical and theoretical models to estimate penetration depth include only compressive strength and density. When performing a numerical simulation, a more detailed description is needed. In this report, an overview over different material models for concrete is given. Concrete is an inhomogeneous material. It consists of mortar, aggregate and in many cases reinforcement. In the literature, there exist several models approximating concrete behavior using continuum mechanics. To describe concrete materials, we need, in addition to the standard elastic description, a yield function and a way to describe the plastic behavior. In addition, concrete has other properties in tension than in compression.

Betong er et viktig materiale ved bygging av militære anlegg. Hva skjer når disse anleggene blir utsatt for angrep fra prosjektiler? For å beregne dette trengs det en god forståelse av hvordan betongen oppfører seg. Empiriske og teoretiske modeller som estimerer penetrasjonsdybden til prosjektiler i betong bruker stort sett to parametere: trykkfasthet og tetthet. Dersom en skal simulere penetrasjon i betong numerisk, trengs en mer detaljert beskrivelse av betongen. Denne rapporten gir en oversikt over ulike betongmodeller. Betong er et inhomogent materiale. Det består at sement, tilslag og armering. I litteraturen eksisterer det flere materialmodeller som beskriver betongen ved hjelp av kontinuumsmekanikk. I tillegg til elastiske parametere, trenger vi en flytekurve og en beskrivelse av hvordan betongen oppfører seg etter at flytegrensen er nådd. I tillegg har betongen ulike egenskaper i trykk og strekk.