沖擊載荷作用下混凝土抗拉強(qiáng)度增強(qiáng)特性的研究.pdf

1、混凝土是一種常見(jiàn)的建筑材料，普遍用于土木工程以及軍用防護(hù)設(shè)施中。這些結(jié)構(gòu)在其使用階段，有可能會(huì)遭受動(dòng)態(tài)沖擊載荷的作用如爆炸、地震等，因此，研究混凝土的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能具有重要的意義。分離式霍普金森壓桿（The split Hopkinson pressure bar，SHPB）實(shí)驗(yàn)技術(shù)廣泛用于測(cè)定混凝土、巖石等脆性材料的動(dòng)態(tài)抗拉強(qiáng)度。然而，在 SHPB實(shí)驗(yàn)中由于慣性效應(yīng)的存在，如果把 SHPB實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)的強(qiáng)度直接作為混凝土的動(dòng)態(tài)

2、抗拉強(qiáng)度，這樣會(huì)高估混凝土的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，因此，由SHPB實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)并不能反映混凝土的真實(shí)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。然而，在 SHPB實(shí)驗(yàn)中消除慣性效應(yīng)的影響是不可能的，為研究混凝土在沖擊載荷下的真實(shí)應(yīng)變率效應(yīng)引起的抗拉強(qiáng)度的增加，主要做了以下工作：
　?。?）制作兩種不同厚度的巴西圓盤(pán)試件，進(jìn)行靜態(tài)與動(dòng)態(tài)劈裂實(shí)驗(yàn)，得到混凝土的靜態(tài)抗拉強(qiáng)度以及動(dòng)態(tài)抗拉強(qiáng)度。
　　（2）基于 Ansys/ls-dyna來(lái)模擬 SHPB實(shí)驗(yàn)，以研究應(yīng)變

3、率位于30/s~150/s時(shí)，SHPB實(shí)驗(yàn)中消除慣性效應(yīng)影響后的混凝土抗拉強(qiáng)度。在數(shù)值模擬中，為了研究慣性效應(yīng)的影響，將混凝土材料假設(shè)為與應(yīng)變率無(wú)關(guān)的材料。為研究慣性效應(yīng)與哪些因素有關(guān)，建立了5種不同厚度的巴西圓盤(pán)試件，以及三種不同平臺(tái)加載角度的平臺(tái)巴西圓盤(pán)試件。
　　（3）提出了消除SHPB實(shí)驗(yàn)中慣性效應(yīng)影響的方法，通過(guò)將數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)得到的混凝土動(dòng)態(tài)抗拉強(qiáng)度進(jìn)行比較，得到 SHPB實(shí)驗(yàn)中消除慣性效應(yīng)影響后，能反應(yīng)混凝土真實(shí)動(dòng)態(tài)

4、力學(xué)性能的抗拉強(qiáng)度。
　　通過(guò)研究可以發(fā)現(xiàn)：混凝土是一種率相關(guān)的材料，抗拉強(qiáng)度隨著應(yīng)變率的增加而增加；由 SHPB動(dòng)態(tài)劈裂實(shí)驗(yàn)測(cè)得混凝土的動(dòng)態(tài)抗拉強(qiáng)度與試件尺寸有關(guān)；動(dòng)態(tài)劈裂實(shí)驗(yàn)中存在慣性效應(yīng)的影響，且隨著應(yīng)變率的增加而增加，試件的厚徑比越大，影響也越大；平臺(tái)加載會(huì)增大慣性效應(yīng)的影響，平臺(tái)加載角度越大，慣性效應(yīng)的影響也越大；動(dòng)態(tài)抗拉強(qiáng)度的增強(qiáng)是應(yīng)變率效應(yīng)與慣性效應(yīng)耦合的結(jié)果；計(jì)算出的混凝土真實(shí)應(yīng)變率效應(yīng)引起的動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)因子要比歐洲國(guó)