凍土沖擊動態(tài)實(shí)驗及其本構(gòu)模型.pdf

1、凍土在我國分布廣泛，多年凍土約占我國國土面積的22％。研究凍土力學(xué)性質(zhì)具有重要意義。以往對于凍土力學(xué)性質(zhì)的研究集中于靜態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)方面。除了承受常規(guī)的靜態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)荷載以外，凍土還會受到?jīng)_擊動態(tài)荷載的作用。但在此方面，研究并不充分，更沒有較為合理的凍土沖擊動態(tài)本構(gòu)模型。
　　 本文采用分離式霍普金森壓桿(SHPB)，對于-3℃、-8℃、-13℃、-17℃、-23℃和-28℃凍土進(jìn)行了應(yīng)變率范圍900～1500s-1的被動圍壓沖擊

2、實(shí)驗以及應(yīng)變率范圍300～1200s-1的單軸沖擊實(shí)驗。
　　 被動圍壓動態(tài)加載時，凍土處于準(zhǔn)一維應(yīng)變狀態(tài)，表現(xiàn)出彈塑性特征。其曲線在加載應(yīng)變率較低時，表現(xiàn)為理想塑性，在應(yīng)變率較高時，表現(xiàn)為應(yīng)變硬化。單軸動態(tài)加載下，凍土應(yīng)力應(yīng)變曲線表現(xiàn)為應(yīng)變軟化，顯示出脆性材料特征。凍土單軸動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變曲線在初始階段迅速上升至峰值，隨后緩慢下降。
　　 凍土具有應(yīng)變率效應(yīng)。凍土的峰值應(yīng)力和最終應(yīng)變均隨加載應(yīng)變率的增大而增大。凍土還具有明

3、顯的溫度效應(yīng)。溫度越低凍土的峰值應(yīng)力越高。
　　 被動圍壓加載時，凍土試樣加載后沒有明顯破壞，體積稍有變小。單軸加載時，只有應(yīng)變率在較低的350s-1時，試樣沒有破壞，其余應(yīng)變率下，試樣全部破壞，且加載應(yīng)變率越高試樣越破碎，亦表現(xiàn)出應(yīng)變率效應(yīng)。
　　 本文給出了凍土的粘彈性損傷本構(gòu)模型和改進(jìn)的Johnson-Cook模型。
　　 粘彈性損傷本構(gòu)模型和改進(jìn)的Johnson-Cook模型能夠表現(xiàn)出凍土的溫度和應(yīng)變率效