鋼纖維增強混凝土沖擊壓縮的實驗技術(shù)、本構(gòu)關(guān)系、損傷機理和數(shù)值模擬.pdf

1、本文研究混凝土及鋼纖維增強混凝土材料在沖擊壓縮載荷作用下的增強增韌特性、本構(gòu)響應(yīng)、應(yīng)變率效應(yīng)、損傷斷裂破壞機制，并進(jìn)行了數(shù)值模擬?；炷敛牧鲜鞘澜缟鲜褂米顝V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)行混凝土動態(tài)力學(xué)性能實驗，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其力學(xué)響應(yīng)的影響。其次，從SHPB的基本原理和兩個基本假定及衍生要求開始，圍繞著SHPB實驗的有效性和可靠性，分析

2、了常規(guī)SHPB及大尺寸SHPB實驗中存在的問題、研究現(xiàn)狀和解決方法。針對混凝土材料的沖擊壓縮實驗，提出了采用波形整形技術(shù)和萬向頭微調(diào)技術(shù)，改善了實驗中存在的二維效應(yīng)和均勻性問題，非平面接觸問題。一系列實驗證實經(jīng)過實驗改進(jìn)，大尺寸錐形變截面用于混凝土沖擊壓縮實驗的有效性和可靠性，并且分析了試件尺寸、加載波形、應(yīng)變率閾值對實驗的影響和制約。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驗，并對實驗結(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的側(cè)限作用引起的；鋼纖維對混凝土的動態(tài)增強效應(yīng)不顯著，但動態(tài)增韌效應(yīng)顯著；混凝土動態(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)的機制對混凝土的破壞過程進(jìn)行了有益的分析。通過與經(jīng)典混凝土的強度理論的比較和對實驗結(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－唐模型對混凝土實驗結(jié)果進(jìn)行了本構(gòu)擬合，取得較好的效果。最后以實驗得出的本構(gòu)響應(yīng)，對混凝土SHPB進(jìn)行