鋼纖維增強(qiáng)混凝土沖擊壓縮的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、本構(gòu)關(guān)系、損傷機(jī)理和數(shù)值模擬.pdf

1、本文研究混凝土及鋼纖維增強(qiáng)混凝土材料在沖擊壓縮載荷作用下的增強(qiáng)增韌特性、本構(gòu)響應(yīng)、應(yīng)變率效應(yīng)、損傷斷裂破壞機(jī)制，并進(jìn)行了數(shù)值模擬。混凝土材料是世界上使用最廣泛的建筑材料。它具有典型的脆性材料特征，變形小，缺陷多，缺陷敏感，易損傷。因此為了有效地進(jìn)行混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，論文首先分析了材料的微細(xì)觀結(jié)構(gòu)、組分材料以及宏觀缺陷對(duì)其力學(xué)響應(yīng)的影響。其次，從SHPB的基本原理和兩個(gè)基本假定及衍生要求開始，圍繞著SHPB實(shí)驗(yàn)的有效性和可靠性，分析

2、了常規(guī)SHPB及大尺寸SHPB實(shí)驗(yàn)中存在的問題、研究現(xiàn)狀和解決方法。針對(duì)混凝土材料的沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)，提出了采用波形整形技術(shù)和萬向頭微調(diào)技術(shù)，改善了實(shí)驗(yàn)中存在的二維效應(yīng)和均勻性問題，非平面接觸問題。一系列實(shí)驗(yàn)證實(shí)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，大尺寸錐形變截面用于混凝土沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)的有效性和可靠性，并且分析了試件尺寸、加載波形、應(yīng)變率閾值對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響和制約。接著在改進(jìn)后的大桿上進(jìn)行了一系列鋼纖維混凝土沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得出下列結(jié)論：混凝土是

3、率敏感材料，特別是在高應(yīng)變率階段，其原因主要是大尺寸試件快速加載時(shí)的側(cè)限作用引起的；鋼纖維對(duì)混凝土的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)不顯著，但動(dòng)態(tài)增韌效應(yīng)顯著；混凝土動(dòng)態(tài)破壞的形式以張拉破壞為主。論文還從損傷力學(xué)和斷裂力學(xué)的機(jī)制對(duì)混凝土的破壞過程進(jìn)行了有益的分析。通過與經(jīng)典混凝土的強(qiáng)度理論的比較和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，論文認(rèn)為混凝土材料為粘彈性材料，并以朱－王－唐模型對(duì)混凝土實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了本構(gòu)擬合，取得較好的效果。最后以實(shí)驗(yàn)得出的本構(gòu)響應(yīng)，對(duì)混凝土SHPB進(jìn)行