二維骨料隨機分布混凝土動態(tài)力學(xué)性能數(shù)值模擬.pdf

1、混凝土是由水泥砂漿基體與粗集料組成的非均質(zhì)復(fù)合材料。憑借其原材料就地取材方便，成本較低等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于各種民用建筑及軍事設(shè)施。這些混凝土結(jié)構(gòu)在其使用過程中既要承受正常的設(shè)計荷載，又要承受不同種類快速變化的沖擊和碰撞等動荷載?；炷脸惺軇雍奢d時，表現(xiàn)出不同于承受靜荷載時的力學(xué)特性，因此，為了更好地設(shè)計和分析混凝土結(jié)構(gòu)，對混凝土材料動態(tài)力學(xué)性能進一步研究是很有必要。本文主要內(nèi)容如下:
　　(1)利用萬能試驗機和SHPB對混凝土和水泥

2、砂漿進行準靜態(tài)單軸壓縮、動態(tài)沖擊壓縮實驗研究。實驗表明:①混凝土和水泥砂漿的靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變曲線大致可分為以下四個階段:初始壓實階段、線彈性階段、非線彈性階段、峰值后破壞階段;②混凝土和水泥砂漿峰值應(yīng)力隨著沖擊速度增大而增大，因此混凝土和水泥砂漿是率敏感材料;并且在同一沖擊速度下，混凝土峰值應(yīng)力比水泥砂漿高，而最大應(yīng)變要比水泥砂漿低;③通過對混凝土和水泥砂漿的破壞形態(tài)進行分析可知:沖擊速度為5m/s時，混凝土和水泥砂漿保持完整，表面無明顯裂

3、紋;隨著沖擊速度增大，混凝土和水泥砂漿試件破壞程度越嚴重，破壞碎塊數(shù)目越多;在同一沖擊速度下，混凝土試件破壞碎塊數(shù)多于水泥砂漿試件。
　　(2)根據(jù)富勒級配曲線和Walawen二維轉(zhuǎn)換公式，調(diào)試二維混凝土圓形骨料單級配隨機投放程序，對混凝土的動態(tài)破壞過程進行了不同沖擊速度下的數(shù)值模擬研究，分析沖擊速度、試件尺寸、粗骨料大小及分布和粗骨料體積含量對混凝土動態(tài)力學(xué)性能影響，數(shù)值模擬結(jié)果表明:①隨著沖擊速度增大，混凝土峰值應(yīng)力增大，具有

4、明顯的率效應(yīng);②隨著試件尺寸增大，混凝土峰值應(yīng)力減小，尺寸效應(yīng)顯著;③隨著粗骨料體積含量增大，混凝土峰值應(yīng)力先增大后減小，骨料體積含量為40％時，混凝土峰值應(yīng)力最大;④保持粗骨料最大粒徑不變，隨著粗骨料最小粒徑增大，混凝土峰值應(yīng)力逐漸減小;⑤保持粗骨料最小粒徑不變，隨著粗骨料最大粒徑增大，混凝土峰值應(yīng)力呈現(xiàn)先增大后減小趨勢。
　　(3)根據(jù)富勒級配曲線與Walawen二維轉(zhuǎn)換公式，調(diào)試二維混凝土圓形骨料二級配隨機投放程序，對混凝土

5、的動態(tài)破壞過程進行了不同沖擊速度下的數(shù)值模擬研究，分析試件尺寸和粗骨料體積含量對混凝土動態(tài)力學(xué)性能影響，數(shù)值模擬結(jié)果表明:①隨著試件尺寸增加，混凝土峰值應(yīng)力減小，尺寸效應(yīng)顯著;②保持粗骨料最小粒徑和最大粒徑不變，不斷改變粗骨料中間粒徑，隨著粗骨料中間粒徑增大，沖擊荷載下混凝土峰值應(yīng)力呈現(xiàn)先增大后減小趨勢，當粗骨料中間粒徑為15mm時，混凝土峰值應(yīng)力最大。③保持粗骨料最小粒徑5mm和中間粒徑10mm不變，不斷改變粗骨料最大粒徑，隨著粗骨料