碳纤维混凝土的动态损伤本构模型

采用Φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置进行了碳纤维混凝土(CFRC)的冲击压缩实验,获得了CFRC在10～102 s-1应变率范围内的应力应变曲线,分析了CFRC的强度和破坏形态,建立了碳纤维混凝土非线性损伤粘弹性本构方程。结果表明:碳纤维对混凝土有良好的增强作用,具备优异的冲击力学性能;本构模型提供的理论曲线与试验曲线比较接近,可以较为准确地描述碳纤维混凝土的高应变率力学行为。     

高温后玄武岩纤维增强混凝土的冲击变形特性

采用φ100分离式霍普金森压杆系统,研究了不同温度作用后玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)的冲击变形特性.结果表明:随着温度及加载速率的升高,BFRC的变形破碎程度增大,应力应变曲线表现出塑性特征;同一温度下,BFRC的峰值应变和均值应变随平均应变率的增大而增大,具有明显的应变率相关性;同一加载速率下,随着温度的升高,BFRC的峰值应变和均值应变呈上升趋势,峰值应变的应变率敏感性逐渐增强,但在200℃时,BFRC在较低加载速率作用下的均值应变较常温有所减小;掺入玄武岩纤维可以有效提升高温后BFRC的冲击变形能力,且纤维掺量(体积分数)为0.3％时,BFRC的变形优势最大,但当温度与加载速率较低时,BFRC的均值应变较素混凝土小.     

高温作用后混凝土动态压缩力学性能的试验研究

采用φ100 mm分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)试验装置,分别对常温和经历200、400、600、800℃高温作用后的混凝土进行了冲击压缩试验,分析了高温和应变率对混凝土动态压缩力学性能的影响,并对其关系进行了拟合。结果表明:经历不同温度作用后的混凝土动态抗压强度、峰值应变以及比能量吸收都表现出较强的应变率效应。高温对混凝土动态力学性能影响显著,400℃是混凝土各项力学指标发生转折的温度:动态抗压强度、比能量吸收在400℃时回升至与常温接近,在400℃后又迅速下降;峰值应变在400℃以后增加明显,并随着应变率的提高而迅速增加。混凝土经400℃以上高温作用后,虽然强度损失严重,但在冲击荷载作用下,尤其是在较高应变率下,仍表现出良好的抗冲击韧性。     

PVA纤维天然浮石混凝土动态力学性能研究

以内蒙古地区的天然浮石为粗骨料配制天然浮石混凝土,采用?100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验分析了不同聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量(0、0.15％、0.30％)天然浮石混凝土在冲击荷载下的动态力学性能.结果表明:随着PVA纤维掺量的增加,天然浮石混凝土的静态抗压强度增强,动态冲击压缩下破坏程度减弱;当应变率低于9...     

橡胶混凝土的静动压缩强度特性的对比研究

采用3种粒径、5种掺量的橡胶粉制备橡胶混凝土,基于电液伺服万能压力试验机开展了橡胶混凝土（RPC）的准静态压缩试验,基于直径为74mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）装置在4种加载波下开展了RPC的动态压缩试验,研究了应变率、橡胶粉粒径及掺量对混凝土静动力学性能的影响,由此对比分析了RPC的静动强度特性.结果表明：橡胶粉的加入使混凝上的抗压强度有所下降,并且随着橡胶粉目数的增大,抗压强度不断下降;橡胶混凝土的抗压强度均随橡胶粉掺量的增加而呈现下降趋势,在橡胶粉掺量为110kg/m3时下降幅度最大;橡胶混凝土的韧性增强,由脆性破坏转变成塑性破坏;橡胶混凝土表现出明显的应变率增强效应,即动态峰值应力和动态因数（DIF）随着动态应变率的增大而增大;橡胶混凝土的动态峰值应力及其增速均随着橡胶粉粒径的增大而增大,而且橡胶粉目数越大,动态因数越大;动态峰值应力随橡胶粉掺量的增加而减小,动态因数随着橡胶粉掺量的增加而增大.     

云驾岭煤矿无烟煤的动态本构特性试验研究

利用大直径单轴分离式霍普金森压杆装置对云驾岭煤矿无烟煤进行了冲击压缩试验。试验发现云驾岭煤矿无烟煤的动态本构曲线总体上可以分为4个阶段：（1）初始非线性加载段；（2）塑性屈服段；（3）应变强化段；（4）最终的卸载破坏段。具有相应的初始弹性模量、屈服强度与极限强度3个特征参数，并且3个特征参数都随着应变率的增加而提高，但屈服强度与应变率的相关性最好。     

玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的冲击压缩试验研究

采用100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土在不同应变率下的冲击力学行为,并将其与基体地质聚合物混凝土进行对比分析。研究表明,混凝土是应变率敏感材料,其峰值应力和峰值应变表现出显著的应变率强化效应;玄武岩纤维对地质聚合物混凝土具有较好的增韧作用,韧性随纤维掺量的增加而提高,其中体积掺量为0.3%时最佳,但强度反而降低。     

泡沫混凝土动态力学性能及本构关系

采用分离式霍普金森压杆(SHPB),对泡沫混凝土进行了不同最大应变率下的冲击试验.结果表明:泡沫混凝土动态应力-应变曲线均呈现出明显的应变率效应,因材料多孔结构的特殊性,整段曲线上下波动较大,在破坏阶段尤为明显;应变软化阶段中应力值并没有快速下降至完全丧失承载力,而是形成了较高的应力平台,并且最大应变率越高,应力平台越长、越显著.从破坏层面分析,较低最大应变率下泡沫混凝土主要呈均匀压实破坏;较高最大应变率下则呈现逐层塌落的破坏形式.借鉴宏观损伤变量及朱-王-唐本构方程,归纳宏观试验结果,通过改进建立了反映泡沫混凝土峰值应力前动态应力-应变关系的等效本构方程.     

芳纶纤维增强复合材料约束混凝土的动态压缩韧性试验研究

采用φ100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对芳纶纤维增强复合材料(AFRP)约束混凝土动态压缩韧性进行试验研究,选用峰值应变法与特征点法相结合的综合评价体系进行分析。结果表明,不同基体强度的AFRP约束混凝土动态压缩韧度随着应变率的增加而增大;AFRP的约束作用可以提高混凝土的动态峰值应变,明显改善混凝土的动态压缩韧性,提高混凝土的抗冲击性能。     

STUDY ON DYNAMIC COMPRESSIVE TOUGHNESS OF AFRP CONFINED CONCRETE

采用φ100分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置对芳纶纤维增强复合材料（AFRP）约束混凝土动态压缩韧性进行试验研究,选用峰值应变法与特征点法相结合的综合评价体系进行分析。结果表明,不同基体强度的AFRP约束混凝土动态压缩韧度随着应变率的增加而增大;AFRP的约束作用可以提高混凝土的动态峰值应变,明显改善混凝土的动态压缩韧性,提高混凝土的抗冲击性能。     

花岗岩和混凝土在单轴冲击压缩荷载下的动态性能比较

采用黄铜波形整形器改进后的分离式Hopkinson压杆装置,分别对花岗岩和混凝土试件进行不同应变率（101～103）s-1下的单轴冲击压缩试验,有效地减少传统Hopkinson压杆试验中,岩石类脆性材料在内部应力达到均衡之前过早破坏以及输入波的高频震荡给试验数据带来的波动性。试验结果表明,应变率不仅影响这2种岩石类材料的强度,而且也影响材料的破碎程度和破碎形式,但对材料的初始弹性模量、破坏应变以及能量吸收率影响不大。从花岗岩和混凝土材料的微观结构特征和能量吸收能力等方面,对比分析这2种材料动态性能的共同特点和相互差异,合理地解释试验现象。该方法与结论对其他类型的脆性材料的动态性能研究具有一定的参考价值。     

花岗岩的动态压缩实验和力学性能研究

 在Hopk inson 压杆上利用预留间隙法对花岗岩材料实施了高应变率动态实验, 有效地避免加载波上升沿对这类脆性材料实验精度的影响, 发现花岗岩材料有很明显的应变率硬化效应和损伤软化效应。并初步研究了花岗岩材料在动态和静态重复加载条件下的力学行为。     

龄期和尺寸对纤维矿渣微粉混凝土抗压强度的影响

通过不同配合比的纤维矿渣微粉混凝土在3 d、7 d、14 d、28 d、56 d和90 d的抗压试验,研究矿渣微粉掺量、纤维掺量、试件尺寸以及龄期对混凝土抗压强度的影响。结果表明,矿渣微粉的加入提高了混凝土各龄期的强度,同时强度的提高和钢纤维的加入使混凝土的尺寸效应更加明显。在分析试验结果的基础上,提出了考虑龄期、纤维掺量和矿渣微粉掺量影响的纤维矿渣微粉混凝土抗压强度计算公式。     

高强混凝土脆性对抗压强度的影响研究

混凝土脆性影响强度尺寸效应,因此,脆性与强度之间存在内在联系。然而,脆性对不同强度尺寸效应的影响并不相同。通过对高强与超高强混凝土抗压强度的试验研究,探讨脆性影响抗压强度的规律。试验结果表明,脆性不一定直接影响混凝土的抗压强度,却可能由于其实际改变了混凝土所处的约束条件而发生作用。     

饱水砂岩动态强度的SHPB试验研究

采用改进的φ75mm杆径SHPB试验装置,对长径比为0.5的开阳磷矿砂岩进行自然风干和饱水状态下的冲击压缩试验,对比INSTRON材料试验机的静载试验结果表明:冲击载荷作用下饱水砂岩的应力–应变关系不同于其静态应力–应变关系,中应变率加载条件下饱水砂岩动态强度与风干砂岩的动态强度相近,这与静载条件下饱水砂岩强度降低的结果相反;风干砂岩动态屈服应力与其静态相近,饱水砂岩动态屈服应力比其静态下的结果提高近2倍,表现出比自然风干砂岩更强的应变率敏感性;水对砂岩动态破坏效果有影响,自然风干砂岩比饱水砂岩受冲击破坏更为严重;冲击载荷作用下,饱水砂岩动态强度应考虑其自由水黏度及Stefan效应的影响。     

橡胶混凝土抗压强度的影响因素实验研究

通过对不同橡胶掺量、养护方式和加载历史条件下橡胶混凝土试件在不同应变率下的抗压试验,表明橡胶混凝土的抗压强度随应变率的提高而增加,随橡胶掺量的增加而有所降低。橡胶混凝土的率应变抗压强度对养护条件比较敏感,加载历史引起的混凝土内部损伤会降低橡胶混凝土强度。     

裂缝长度对岩石动态断裂韧度测试值影响的研究

 为了考察裂缝长度对试件动态断裂韧度测试值的影响,采用圆盘直径为80 mm变化裂缝长度的大理岩中心圆孔裂缝平台巴西圆盘试件,在霍普金森压杆系统上进行动态冲击劈裂试验。对不同裂缝长度试件动态试验时弹性压杆上测得的应变波形以及试件的断裂模式进行分析,用试验–数值的方法确定大理岩的动态断裂韧度。结果表明,在平均加载率为2.96×104 MPa·m1/2·s－1的条件下,大理岩动态断裂韧度均值是其静态断裂韧度均值的2.6倍,随着裂缝长度的增加,动态测试值没有静态测试值的变化显著,最后对与试件尺寸和构形无关的动态断裂韧度的确定方法进行讨论。     

高应变率下砂岩动态拉伸性能SHPB试验与分析

为研究高应变率下煤矿砂岩的动态拉伸性能,将岩样加工成厚径比为0.5的圆盘试件,利用直锥变截面分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置,采用6种冲击气压对试件沿径向进行加载,实施不同加载速率的动态劈裂拉伸试验,测试试件的动态拉伸应力和应变率。试验结果表明:砂岩试件的动态劈裂破坏形态满足巴西圆盘试验有效性条件,试件内的径向应力分布达到应力均匀性要求;分析试验实测波形和应变率效应,得出高应变率下煤矿砂岩试件的拉伸应力和应变率特性。在试验采用冲击气压范围内,试件平均应变率由48 s-1增加至137 s-1,平均应变率与冲击气压近似为对数函数关系,动态拉伸强度与平均应变率近似为乘幂函数关系。