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Stoffgesetze für Beton bei Schockwellenbeanspruchung - Hugoniotversuche. Abschlussbericht. Reaktorsicherheitsforschung-Vorhaben Nr. 150 1014

Herrmann, Nico / Plotzitza, Andreas / Rabczuk, Timon / Eibl, Josef

Abstract

Das Containment eines Kernkraftwerks muss einerseits den Schutz der Umgebung gegen die Folgen von Unfällen im Innern gewährleisten und andererseits verhindern, dass sich Unfälle durch Einwirkungen von außen ereignen. Um numerische Simulationen durchführen zu können, benötigt man stoffgesetzliche Grundlagen, die den Werkstoff Beton unter hochdynamischen Druckbelastungen möglichst genau beschreiben. Zur Gewinnung neuer stoffgesetzlicher Erkenntnisse wurde eine Versuchsserie an Betonplatten unter Einwirkung von Kontaktexplosionen durchgeführt und hierbei die Parameter volumetrischer Druck, gerichtete Spannungsanteile, Dehnung und Temperatur gemessen. Mit den gewonnenen Ergebnissen konnten vorhandene Daten und Modelle bestätigt und erweitert werden. Abschätzungen zum Einfluss der Dehnrate, des Spannungszustandes und der adiabatischen Wärmeentwicklung werden durch die Auswertung der Versuchswerte angegeben. Die experimentellen Ergebnisse finden Eingang in numerische Simulationen, die auf einem neu entwickelten Stoffgesetz aufbauen und zu einer Voraussage von Schäden benutzt werden können.

The containment of a nuclear power plant must ensure the protection of the environment against the sequences of accidents within and prevent accidents occurring due to external loads. In order to be able to perform numeric simulations, material laws are needed, which adequately describe concrete under high-dynamic pressure loads as exactly as possible. For gaining new material descriptions a series of tests on concrete slabs under the load of contact charges was performed and the values of volumetric pressure, directed stresses, strain and temperature were measured. With the results available data and models could be verified and extended. Estimations for the influence of the strain rate, the stress state and the adiabatic heat development can be given by the evaluation of the experimental results. These results find input into numeric simulations basing on a new material law and can be used for prediction of damage.