Im Rahmen des Forschungsvorhabens "Numerische Simulation des Anpralls flüssigkeitsgefüllter Stoßkörper unter Verwendung wirklichkeitsnaher Materialmodelle" sollte eine realitätsnahe rechnerische Beschreibung des komplexen Aufprallverhaltens von flüssigkeitsgefüllten Stoßkörpern erarbeitet werden. Die Abbildung der relevanten Phänomene beim Aufprall erfolgte hierbei durch die Verwendung wirklichkeitsnaher Materialmodelle. Ausgehend von der Simulation durchgeführter Modellversuche sollte das Verhalten von Strukturmodellen bei Belastung durch beliebige Projektilgeometrien untersucht werden. Es wurden zunächst kleinmaßstäblichen Versuche mit Hilfe des Finite-Elemente-Codes LS-DYNA simuliert. Ziel dieser Arbeit war es vor allem, an hand von Simulationen mit Unterstützung bereits vorhandener experimenteller Versuchsergebnisse, Simulationsmodelle zu entwickeln, die einen weichen Aufprall realitätsnah abbilden können. Neben der Erfassung der eingetragenen Last in das Target beim Aufprall, sollte das Versagensverhalten der Anprallkörper realitätsnah abgebildet werden. Die Erfassung und Beschreibung der in den experimentellen Untersuchungen realisierten Wassertankfüllung war ebenfalls in die Simulationsmodelle zu integrieren. Als weiterer Arbeitsschwerpunkt sollte die stoffgesetzliche Beschreibung der verwendeten Materialien der Projektile wie auch der Targetstruktur in den Fokus der wissenschaftlichen Untersuchungen gerückt werden. Dabei spielten vor allem die Verformungs- und Versagenszustände der verwendeten Materialien wie auch deren Umsetzung in den Simulationsmodellen eine entscheidende Rolle und erforderten eine genauere wissenschaftliche Betrachtung. Neben den theoretischen Betrachtungen zu den einzelnen Materialen und Modellierungsmethoden, wurden diese im Rahmen von Berechnungen mit dem Finite-Elemente-Programm LS-DYNA verwendet. Zur numerischen Abbildung einer Tankfü llung sind verschiedene Simulationsmodelle herangezogen worden. Dabei wurden auch die beiden zur Verfügung stehenden Modellierungsmethoden (SPH und ALE) für die Wassertankfüllung untersucht. Neben zwei unterschiedlichen Projekti lformen wurden auch unterschiedliche Aufprallwinkel und -geschwindigkeiten untersucht. Die Gesamtheit dieser Vorarbeiten gipfelte in der Simulation einer realen Struktur. Hierzu wurde auf bekannte Großversuche (Meppenversuche) zurückgegriffen . Dabei stand die Modellierung der Schädigung des Zielkörpers aus Stahlbeton im Vordergrund. Da bei diesen Belastungsszenarien der Grenzbereich der Tragfähigkeit einer Stahlbetonstruktur erreicht wird, wurde eine getrennte Modellierung der einzelnen Materialien (Beton und Stahlbewehrung) der Stahlbetonstruktur durchgeführt. Neben der Simulation der unterschiedlichen Verformungs- und Versagenszustände des Betons und der Bewehrung spielt auch das Verbundverhalten in diesem Grenzbereich eine Rolle, die berücksichtigt werden muss.

In this project the small-scale experiments carried out using the finite element code LS-DYNA. The aim of this study was to develop numerical models in order to simulate a soft-impact close to reality with the help of existing experimental tests. Besides capturing the registered load on the target, the failure behavior of the missiles should be reproduced realistically. The capture and description of the water tank-filling in the experiments should also be integrated into the simulation models. As a further scientific focus the material description of the used materials of the used materials of the projectiles as well as of the target structure have been investigated. Above all the deformation and failure of the behavior of the used materials as well as their implementation in the finite element code plays a critical role in the simulation of a soft missile impact with realistic damage of the projectile and target structure and requires further scientific study. In addition to the theoretical considerations of the individual materials and possible modeling methods, these methods have been tested on the calculations with the finite element program LS-DYNA. Various simulation models have been implemented to describe a fluid-filled tank. Besides two different projectile shapes also different impact angles and velocities were investigated. The entirety of this preparatory work culminated in the simulation of a real structure. For this purpose, the existing large-scale tests (Meppen-tests) have been used. Here, the focus laid on the modeling of the damage of the reinforced concrete target structure. For the modeling of the reinforced concrete structure a separation of the individual materials (concrete and steel reinforcement) have been investigated separately.