凍土沖擊動態(tài)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、凍土是由固體顆粒、冰晶體、液態(tài)水和氣態(tài)包裹體（主要是水汽和空氣）構(gòu)成的復(fù)合介質(zhì)，與普通融土的本質(zhì)區(qū)別是冰晶體的存在。近些年來，由于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一系列重大項(xiàng)目將在凍土區(qū)域開展，構(gòu)筑物將不可避免的會受到?jīng)_擊等強(qiáng)動加載。所以研究凍土的沖擊動態(tài)力學(xué)性能是非常有必要的。
　　本文采用直徑為φ30mm分離式霍普金森壓桿（SHPB）對三種不同溫度的凍土試樣分別進(jìn)行單軸與被動圍壓兩種加載方式下的三種不同應(yīng)變率下的沖擊實(shí)驗(yàn)，溫度范圍為-3℃～-

2、28℃，應(yīng)變率范圍為500s-1～1500s-1。
　　單軸沖擊加載下，凍土表現(xiàn)出了明顯的應(yīng)變率效應(yīng)和溫度效應(yīng)，隨著應(yīng)變率的增大，凍土應(yīng)力—應(yīng)變曲線的峰值應(yīng)力和最終應(yīng)變都會增大;隨著溫度的降低，凍土應(yīng)力—應(yīng)變曲線的峰值應(yīng)力會增大，而最終應(yīng)變將會出現(xiàn)匯聚現(xiàn)象。基于HJC模型，利用LS-DYNA軟件對凍土的單軸SHPB實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，對比了數(shù)值模擬結(jié)果重構(gòu)的應(yīng)力—應(yīng)變曲線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相似性，并再現(xiàn)了凍土的破壞過程，還可以很好的

3、反映應(yīng)力波在桿件及試樣中的傳播過程。
　　被動圍壓沖擊加載下，與單軸沖擊加載相對比，除了明顯的應(yīng)變率效應(yīng)和溫度效應(yīng)，還具有明顯的圍壓效應(yīng)，應(yīng)力—應(yīng)變曲線中的峰值應(yīng)力明顯高于同條件下的單軸沖擊加載下的峰值應(yīng)力，另外，被動圍壓下的凍土表現(xiàn)出了彈塑性特征，應(yīng)力—應(yīng)變曲線有一個(gè)先下降后上升的過程?；贖JC模型，模擬了凍土被動圍壓下的沖擊加載實(shí)驗(yàn)，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合較好。另外，分析了不同材料及尺寸的套筒對峰值應(yīng)力的影響，研究表明，峰值應(yīng)力隨著