混雜纖維混凝土動態(tài)壓縮性能研究.pdf

1、混雜纖維混凝土(HFRC)是將兩種或兩種以上不同性能、不同尺寸的纖維摻入混凝土基體之中形成的一種高性能復合混凝土材料。纖維混凝土以其良好的力學性能和耐久性受到工程界的普遍重視,目前鋼纖維混凝土(SFRC)等材料在高速公路、防護結構及機場跑道等方面已經有了廣泛的應用。作為對單摻鋼纖維混凝土材料的改進,鋼—聚丙烯混雜纖維混凝土材料在上述結構中是否具有更好的應用價值,是否能在爆炸及沖擊荷載作用下表現出更為優(yōu)越的力學性能,這就成為一個需要探討和

2、研究的內容。
　　本文通過采用試驗研究與有限元數值模擬相結合的方法,對HFRC材料的動態(tài)壓縮性能以及應變率效應的產生機理進行了深入的研究,所得到的結論為HFRC材料在沖擊荷載作用下的力學性能提供了試驗及理論依據,有助于其在今后實際工程中的進一步應用。全文主要的研究工作和取得的成果如下:第一,在立方體抗壓試驗的基礎上,研究了HFRC以及SFRC的靜態(tài)抗壓性能。結果表明二者的靜態(tài)抗壓強度差別不大,前者的破壞形態(tài)好于后者,碎裂和脫皮情況

3、較輕。第二,采用Φ74mm分離式霍普金森壓桿(SHPB)裝置,對HFRC及SFRC材料進行了四種應變率(21s-1,43s-1,65s-1,116s-1)下的動態(tài)壓縮性能試驗,得到了不同應變率下的應力—應變曲線,并對不同應變率下的破壞形態(tài)進行了整理和描述。第三,從主要力學參數(破壞強度、峰值應變、峰值韌度)的應變率效應方面對SHPB試驗結果進行了分析,并討論了應變率對試樣破壞形態(tài)的影響;比較了相同鋼纖維摻量下,HFRC與SFRC的動態(tài)壓

4、縮性能,結果表明前者的動態(tài)強度及韌性均優(yōu)于后者;從斷裂力學裂紋擴展和相互作用以及不同應變率下?lián)p傷演化方式兩個方面對混凝土動態(tài)增強機理進行了解釋。第四,采用ANSYS/LS-DYNA軟件,構建了SHPB動態(tài)壓縮試驗有限元模型,對動態(tài)壓縮試驗進行了數值模擬,得到了入射波、反射波及透射波波形,結果表明數值模擬結果與試驗結果吻合較好;通過提取試樣不同位置處的波形,驗證了其沿桿軸方向上的應力均勻性;利用提取的波形重構了四種應變率下HFRC的應力—