鋼管混凝土在沖擊荷載作用下實(shí)驗(yàn)研究和有限元分析.pdf

1、本文論述了鋼管混凝土在沖擊荷載作用下實(shí)驗(yàn)研究和有限元分析。 鋼管混凝土具有很多優(yōu)良的性能并在工程上得到了廣泛的應(yīng)用，然而對鋼管混凝土抗沖擊性能的研究仍處于探索階段。 為此，從實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩方面對鋼管混凝土抗沖擊性能進(jìn)行了研究，以了解鋼管混凝土在沖擊荷載下的基本性能，并探討研究鋼管混凝土抗沖擊性能的各種方法。 首先，介紹了分離式霍普金森桿實(shí)驗(yàn)裝置及其基本原理，并用74mm 桿徑的變截面霍普金森桿對外徑為50mm

2、的鋼管混凝土試件進(jìn)行了三組氣壓下的沖擊實(shí)驗(yàn)，同時進(jìn)行了兩組氣壓下的素混凝土沖擊實(shí)驗(yàn)用于動態(tài)力學(xué)性能對比。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)混凝土在沖擊荷載作用下完全粉碎，而鋼管混凝土加載后形狀保持較好，將混凝土的脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榱怂苄云茐?。?shí)驗(yàn)測得了各個試件的動態(tài)平均應(yīng)力應(yīng)變曲線，并由此得到了它們的平均應(yīng)變率、動態(tài)抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變、殘余強(qiáng)度和割線剛度等基本力學(xué)性能數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)測得了鋼管混凝土的動態(tài)增大系數(shù)，通過將鋼管和混凝土兩部分動態(tài)承載力的疊加，在已有研究的基礎(chǔ)

3、上得到了鋼管混凝土動態(tài)增大系數(shù)計(jì)算公式。測得了鋼管混凝土鋼管中部的應(yīng)變，在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上根據(jù)鋼管的應(yīng)變計(jì)算得到了鋼管對混凝土的最大約束應(yīng)力。 由于霍普金森桿實(shí)驗(yàn)試件高徑比以及加載能量受到了較大限制，采用57mm 口徑的一級輕氣炮進(jìn)行了更大長徑比和更高沖擊能量的鋼管混凝土和約束鋼管混凝土高速沖擊實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)獲取了鋼管的應(yīng)變時程曲線和鋼管混凝土在不同沖擊速度下的破壞形態(tài)，探討了碳纖維約束對鋼管混凝土抗沖擊能力的影響，利用動量定理和