沖擊載荷作用下混凝土抗拉強度增強特性的研究.pdf

1、混凝土是一種常見的建筑材料，普遍用于土木工程以及軍用防護設施中。這些結(jié)構(gòu)在其使用階段，有可能會遭受動態(tài)沖擊載荷的作用如爆炸、地震等，因此，研究混凝土的動態(tài)力學性能具有重要的意義。分離式霍普金森壓桿（The split Hopkinson pressure bar，SHPB）實驗技術(shù)廣泛用于測定混凝土、巖石等脆性材料的動態(tài)抗拉強度。然而，在 SHPB實驗中由于慣性效應的存在，如果把 SHPB實驗測得的數(shù)據(jù)計算出來的強度直接作為混凝土的動態(tài)

2、抗拉強度，這樣會高估混凝土的動態(tài)力學性能，因此，由SHPB實驗得到的數(shù)據(jù)并不能反映混凝土的真實動態(tài)力學性能。然而，在 SHPB實驗中消除慣性效應的影響是不可能的，為研究混凝土在沖擊載荷下的真實應變率效應引起的抗拉強度的增加，主要做了以下工作：
　?。?）制作兩種不同厚度的巴西圓盤試件，進行靜態(tài)與動態(tài)劈裂實驗，得到混凝土的靜態(tài)抗拉強度以及動態(tài)抗拉強度。
　　（2）基于 Ansys/ls-dyna來模擬 SHPB實驗，以研究應變

3、率位于30/s~150/s時，SHPB實驗中消除慣性效應影響后的混凝土抗拉強度。在數(shù)值模擬中，為了研究慣性效應的影響，將混凝土材料假設為與應變率無關(guān)的材料。為研究慣性效應與哪些因素有關(guān)，建立了5種不同厚度的巴西圓盤試件，以及三種不同平臺加載角度的平臺巴西圓盤試件。
　　（3）提出了消除SHPB實驗中慣性效應影響的方法，通過將數(shù)值模擬與實驗得到的混凝土動態(tài)抗拉強度進行比較，得到 SHPB實驗中消除慣性效應影響后，能反應混凝土真實動態(tài)

4、力學性能的抗拉強度。
　　通過研究可以發(fā)現(xiàn)：混凝土是一種率相關(guān)的材料，抗拉強度隨著應變率的增加而增加；由 SHPB動態(tài)劈裂實驗測得混凝土的動態(tài)抗拉強度與試件尺寸有關(guān)；動態(tài)劈裂實驗中存在慣性效應的影響，且隨著應變率的增加而增加，試件的厚徑比越大，影響也越大；平臺加載會增大慣性效應的影響，平臺加載角度越大，慣性效應的影響也越大；動態(tài)抗拉強度的增強是應變率效應與慣性效應耦合的結(jié)果；計算出的混凝土真實應變率效應引起的動態(tài)增長因子要比歐洲國