
Acta Armamentarii ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (11): 250155-.doi: 10.12382/bgxb.2025.0155
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FENG Jun1, SUN Weiwei2,*(
), HUANG Jingnan1, SUN Xichen1,3, LI Yifan3, DU Lufei2, FU Jiawei3
Received:2025-03-06
Online:2025-11-27
Contact:
SUN Weiwei
CLC Number:
FENG Jun, SUN Weiwei, HUANG Jingnan, SUN Xichen, LI Yifan, DU Lufei, FU Jiawei. Dynamic Mechanical Test and Microplane Model-based Simulation of MICP-treated Calcareous Sand[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(11): 250155-.
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| 试件编号 | 撞击速度/(m·s-1) | 应变率/s-1 | 抗压强度/MPa |
|---|---|---|---|
| S-2 | 6.65 | 426 | 16.50 |
| S-3 | 10.95 | 1 150 | 21.94 |
| S-4 | 22.91 | 1 712 | 27.01 |
Table 1 The results of SHPB test
| 试件编号 | 撞击速度/(m·s-1) | 应变率/s-1 | 抗压强度/MPa |
|---|---|---|---|
| S-2 | 6.65 | 426 | 16.50 |
| S-3 | 10.95 | 1 150 | 21.94 |
| S-4 | 22.91 | 1 712 | 27.01 |
| 试件编号 | 应变率/s-1 | 抗压强度/MPa | DIF |
|---|---|---|---|
| S-0 | 1.7×10-3 | 12.31 | 1.000 |
| S-1 | 1.2×10-2 | 12.54 | 1.019 |
| S-2 | 426 | 16.50 | 1.117 |
| S-3 | 1150 | 21.94 | 1.485 |
| S-4 | 1712 | 27.01 | 1.828 |
Table 2 Quasi-static and dynamic mechanical parameters for different strain rates
| 试件编号 | 应变率/s-1 | 抗压强度/MPa | DIF |
|---|---|---|---|
| S-0 | 1.7×10-3 | 12.31 | 1.000 |
| S-1 | 1.2×10-2 | 12.54 | 1.019 |
| S-2 | 426 | 16.50 | 1.117 |
| S-3 | 1150 | 21.94 | 1.485 |
| S-4 | 1712 | 27.01 | 1.828 |
| 参数 | 取值 | 含义 |
|---|---|---|
| E/GPa | 20 | 参考弹性模量 |
| c1 | 0.089 | 控制单轴拉伸强度 |
| c2 | 0.176 | 控制单轴拉伸曲线峰值点处曲线圆度 |
| c3 | 4 | 控制单轴拉伸曲线峰值后软化段的斜率 |
| c4 | 50 | 控制单轴压缩曲线峰值后软化末端斜率 |
| c5 | 3 500 | 控制压缩体积膨胀 |
| c6 | 20 | 控制压缩体积膨胀峰值点处曲线圆度 |
| c7 | 1 | 控制单轴压缩曲线初始后峰的斜率 |
| c8 | 8 | 控制后压缩曲线峰值强度 |
| c9 | 0.012 | 控制单轴压缩曲线峰值点处的曲线圆度 |
| c10 | 0.33 | 控制有效摩擦系数 |
| c11 | 0.5 | 摩擦响应中的初始黏聚力 |
| c12 | 2.36 | 控制黏聚力随拉伸体积应变发生改变 |
| c13 | 4500 | 控制拉伸时的卸载斜率 |
| c14 | 300 | 控制低静水压力下的卸载斜率 |
| c15 | 4000 | 控制卸载斜率在强约束与弱约束之间过度 |
| c16 | 60 | 控制高静水压力下的卸载斜率 |
| c17 | 1.4 | 控制拉伸强度 |
| c18/MPa | 62.5 | 控制压缩加载下的拉裂 |
| c19 | 1000 | 控制压缩引起的伸长软化率 |
| c20 | 1.8 | 控制高压下体积分量-偏分量耦合 |
| c21/MPa | 250 | 控制体积应力-应变边界上限值 |
Table 3 Values and meanings of fixed parameters of M7 model
| 参数 | 取值 | 含义 |
|---|---|---|
| E/GPa | 20 | 参考弹性模量 |
| c1 | 0.089 | 控制单轴拉伸强度 |
| c2 | 0.176 | 控制单轴拉伸曲线峰值点处曲线圆度 |
| c3 | 4 | 控制单轴拉伸曲线峰值后软化段的斜率 |
| c4 | 50 | 控制单轴压缩曲线峰值后软化末端斜率 |
| c5 | 3 500 | 控制压缩体积膨胀 |
| c6 | 20 | 控制压缩体积膨胀峰值点处曲线圆度 |
| c7 | 1 | 控制单轴压缩曲线初始后峰的斜率 |
| c8 | 8 | 控制后压缩曲线峰值强度 |
| c9 | 0.012 | 控制单轴压缩曲线峰值点处的曲线圆度 |
| c10 | 0.33 | 控制有效摩擦系数 |
| c11 | 0.5 | 摩擦响应中的初始黏聚力 |
| c12 | 2.36 | 控制黏聚力随拉伸体积应变发生改变 |
| c13 | 4500 | 控制拉伸时的卸载斜率 |
| c14 | 300 | 控制低静水压力下的卸载斜率 |
| c15 | 4000 | 控制卸载斜率在强约束与弱约束之间过度 |
| c16 | 60 | 控制高静水压力下的卸载斜率 |
| c17 | 1.4 | 控制拉伸强度 |
| c18/MPa | 62.5 | 控制压缩加载下的拉裂 |
| c19 | 1000 | 控制压缩引起的伸长软化率 |
| c20 | 1.8 | 控制高压下体积分量-偏分量耦合 |
| c21/MPa | 250 | 控制体积应力-应变边界上限值 |
| 参数 | 取值 | 含义 |
|---|---|---|
| k1 | 7.0×10-4 | 径向缩放参数 |
| k2 | 110 | 控制摩擦边界中的水平渐近线 |
| k3 | 25 | 控制体积边界的形状 |
| k4 | 40 | 控制体积边界的形状 |
| k5 | 0.5×10-4 | 控制低压下体积分量-偏分量耦合 |
Table 4 Parameters of MICP-treated calcareous sand
| 参数 | 取值 | 含义 |
|---|---|---|
| k1 | 7.0×10-4 | 径向缩放参数 |
| k2 | 110 | 控制摩擦边界中的水平渐近线 |
| k3 | 25 | 控制体积边界的形状 |
| k4 | 40 | 控制体积边界的形状 |
| k5 | 0.5×10-4 | 控制低压下体积分量-偏分量耦合 |
| 炮次 | 弹体质量/g | 侵彻速度/ (m·s-1) | 侵彻深度/mm | 侵彻深度减 小比例β/% | 靶体静态阻力项/MPa | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 钙质砂 | MICP固化钙质砂/应变率效应贡献 | 钙质砂 | MICP固化钙质砂 | |||||
| 1 | 79.95 | 351 | 860 | 522/7.3% | 39.30 | 5.49 | 10.96 | |
| 2 | 80.14 | 357 | 850 | 531/7.0% | 37.48 | 5.93 | 10.87 | |
| 3 | 80.03 | 411 | 1 060 | 571/5.1% | 46.12 | 3.67 | 11.50 | |
| 4 | 79.87 | 475 | 1090 | 620/4.6% | 43.12 | 4.37 | 11.69 | |
| 5 | 79.94 | 510 | 1100 | 642/4.5% | 41.62 | 4.88 | 11.99 | |
| 6 | 79.95 | 544 | 1155 | 646/4.5% | 44.03 | 4.57 | 13.36 | |
| 7 | 79.85 | 583 | 1100 | 694/4.3% | 36.91 | 6.35 | 11.80 | |
| 8 | 79.95 | 627 | 1135 | 712/4.1% | 37.27 | 6.52 | 12.46 | |
| 9 | 79.90 | 710 | 1230 | 768/3.5% | 37.56 | 5.96 | 11.83 | |
| 10 | 79.90 | 740 | 1350 | 780/3.4% | 42.21 | 4.24 | 12.05 | |
| 11 | 80.06 | 753 | 1360 | 788/3.3% | 42.04 | 4.28 | 12.06 | |
| 12 | 79.95 | 789 | 1370 | 805/3.2% | 41.27 | 4.51 | 12.04 | |
| 13 | 80.19 | 857 | 1350 | 849/2.9% | 37.12 | 5.79 | 11.41 | |
| 14 | 80.08 | 913 | 1360 | 861/2.8% | 36.69 | 6.30 | 12.08 | |
| 15 | 79.86 | 972 | 1440 | 880/2.7% | 38.92 | 5.33 | 12.23 | |
Table 5 Comparison of the penetration test results of calcareous sand and the simulated results of MICP-treated calcareous sand
| 炮次 | 弹体质量/g | 侵彻速度/ (m·s-1) | 侵彻深度/mm | 侵彻深度减 小比例β/% | 靶体静态阻力项/MPa | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 钙质砂 | MICP固化钙质砂/应变率效应贡献 | 钙质砂 | MICP固化钙质砂 | |||||
| 1 | 79.95 | 351 | 860 | 522/7.3% | 39.30 | 5.49 | 10.96 | |
| 2 | 80.14 | 357 | 850 | 531/7.0% | 37.48 | 5.93 | 10.87 | |
| 3 | 80.03 | 411 | 1 060 | 571/5.1% | 46.12 | 3.67 | 11.50 | |
| 4 | 79.87 | 475 | 1090 | 620/4.6% | 43.12 | 4.37 | 11.69 | |
| 5 | 79.94 | 510 | 1100 | 642/4.5% | 41.62 | 4.88 | 11.99 | |
| 6 | 79.95 | 544 | 1155 | 646/4.5% | 44.03 | 4.57 | 13.36 | |
| 7 | 79.85 | 583 | 1100 | 694/4.3% | 36.91 | 6.35 | 11.80 | |
| 8 | 79.95 | 627 | 1135 | 712/4.1% | 37.27 | 6.52 | 12.46 | |
| 9 | 79.90 | 710 | 1230 | 768/3.5% | 37.56 | 5.96 | 11.83 | |
| 10 | 79.90 | 740 | 1350 | 780/3.4% | 42.21 | 4.24 | 12.05 | |
| 11 | 80.06 | 753 | 1360 | 788/3.3% | 42.04 | 4.28 | 12.06 | |
| 12 | 79.95 | 789 | 1370 | 805/3.2% | 41.27 | 4.51 | 12.04 | |
| 13 | 80.19 | 857 | 1350 | 849/2.9% | 37.12 | 5.79 | 11.41 | |
| 14 | 80.08 | 913 | 1360 | 861/2.8% | 36.69 | 6.30 | 12.08 | |
| 15 | 79.86 | 972 | 1440 | 880/2.7% | 38.92 | 5.33 | 12.23 | |
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Full text |
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Abstract |
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