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(fù)合混凝土材料。纖維混凝土以其良好的力學(xué)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(jié)構(gòu)及機場跑道等方面已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)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(jié)構(gòu)中是否具有更好的應(yīng)用價值,是否能在爆炸及沖擊荷載作用下表現(xiàn)出更為優(yōu)越的力學(xué)性能,這就成為一個需要探討和

2、研究的內(nèi)容。
　　本文通過采用試驗研究與有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對HFRC材料的動態(tài)壓縮性能以及應(yīng)變率效應(yīng)的產(chǎn)生機理進行了深入的研究,所得到的結(jié)論為HFRC材料在沖擊荷載作用下的力學(xué)性能提供了試驗及理論依據(jù),有助于其在今后實際工程中的進一步應(yīng)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(chǔ)上,研究了HFRC以及SFRC的靜態(tài)抗壓性能。結(jié)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(yīng)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(yīng)變率下的應(yīng)力—應(yīng)變曲線,并對不同應(yīng)變率下的破壞形態(tài)進行了整理和描述。第三,從主要力學(xué)參數(shù)(破壞強度、峰值應(yīng)變、峰值韌度)的應(yīng)變率效應(yīng)方面對SHPB試驗結(jié)果進行了分析,并討論了應(yīng)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(jié)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(xué)裂紋擴展和相互作用以及不同應(yīng)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(gòu)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(shù)值模擬,得到了入射波、反射波及透射波波形,結(jié)果表明數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)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(yīng)力均勻性;利用提取的波形重構(gòu)了四種應(yīng)變率下HFRC的應(yīng)力—