钢纤维增强混凝土动态力学性能及HJC本构模型参数标定

探讨了不同体积掺量钢纤维和镀铜钢纤维对混凝土动态力学性能的影响,以及标定本构模型参数对钢纤维混凝土和镀铜钢纤维混凝土的适用性。在高强混凝土中掺加0.5%、1%、1.5%体积掺量的钢纤维制备7组试件,分别进行静态力学性能试验和分离式霍普金森压杆试验（SHPB）,基于静态、动态力学结果修正Holmquist-Johnson-Cook（HJC）本构模型参数,并利用有限元分析软件验证HJC模型参数的有效性。结果表明,在0.5%、1%、1.5%体积掺量下,混凝土动态峰值抗压强度随纤维掺量的增加而提高。标定的HJC模型对钢纤维混凝土的动态峰值抗压强度预测效果良好,模拟得到的应力-应变曲线与SHPB试验结果大致吻合。以侵蚀准则模拟得到动态冲击试验试件破坏过程,为钢纤维混凝土的抗冲击设计提供参考。     

2060 MPa级高强钢丝高温力学性能及破断模式

采用非接触式光学应变测试系统,跟踪测试了2 060 MPa级高强钢丝试件在20～900℃下的全过程应力-应变曲线,建立了高温钢丝各力学性能指标的高温函数模型,得到其高温破断参数.结果表明：高温下高强钢丝试件的各力学性能指标均有不同程度折损.当温度低于200℃时,试件的力学性能指标折损率不超过10%,破断模式为脆性破坏;当温度超过200℃后,试件的各力学性能指标折损率显著增大,破断模式逐渐由脆性破坏转变为塑性破坏.     

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.     

云驾岭煤矿无烟煤的动态本构模型研究

大直径霍普金生压杆试验表明：云驾岭煤矿无烟煤的动态本构曲线具有显著的塑性屈服特征，初始弹性模量Eb、屈服强度σs与极限强度σb都随着应变率的增加而提高，但屈服强度最为显著。根据试验曲线的特征，在对既有岩石动态本构模型进行分析和初步的拟合后，引入一个新的损伤型黏弹性本构模型，以1根线性弹簧和2个不同松弛时间的Maxwell体并联的黏弹性模型表达无烟煤显著的塑性流动，2个Maxwell体分别表示无烟煤的低应变率响应和高应变率响应，以动态应力-应变曲线任-点与原点连线的斜率E（εi）相对于初始模量Eb的降低来度量损伤D。模型的数值拟合曲线与实测动态本构曲线具有较好的一致性。拟合参数表明，无烟煤对低应变率的响应与混凝土相同，对高应变率的敏感性远远高于混凝土。     

高强混凝土巴西圆盘动态劈裂试验

以圆形紫铜片作为波形整形器,利用直径100 mm的霍普金森压杆装置,研究了不同弹速冲击下高强混凝土平台巴西圆盘试件的动态拉伸强度,得到了高强混凝土在冲击作用下的劈裂强度、破坏模式和应力时程曲线。试验结果表明:随着冲击应变率的提高,高强混凝土试件的动态劈裂强度和破坏程度不断增大,具有显著的应变率敏感性。高速冲击荷载下的混凝土断面区较为光滑,裂缝直接穿过石子导致试样断裂。     

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。     

冲击荷载下复合岩体动力响应力学特性及本构模型研究

为研究工程中冲击作用下不同复合岩体的动力响应差异,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统和数字图像相关系统(DIC),对煤–岩和岩–煤2种复合岩体进行不同应变率下的动态冲击试验,对比动力冲击后2种复合岩体的应力波传播特征、动态强度、能量耗散、破碎分形特征以及破坏模式。并建立考虑复合煤–岩特性的本构模型。试验和理论分析结果表明：在相同应变率条件下,2种复合岩体的入射能基本一致,由于应力波传播过程中冲击杆与岩–煤的波阻抗匹配优于煤–岩体,在应变率较小时岩–煤体的动态强度、耗散能明显大于煤–岩体,随着应变率的增加二者差别逐渐减小;复合岩体耗散能越大其破碎块度分形维数越大,表现出明显的线性相关;不同复合岩体在冲击作用下的破坏主要集中在煤体侧,且以劈裂破坏为主,受界面效应的影响,煤体侧裂纹会发育至岩体侧,从而发生贯通破坏。基于元件组合建立考虑应变率效应和损伤演化的本构模型,其结果与试验结果吻合较好,验证了构建模型的正确性。     

高强箍筋约束高强混凝土本构模型研究

通过31根高强箍筋约束高强混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,对约束高强混凝土的应力-应变本构关系进行了研究。结果表明,采用高强箍筋约束是防止高强混凝土应力-应变曲线陡然下降的有效措施;箍筋间距较小、强度较高、形式较复杂的约束混凝土试件,具有较高的箍筋侧向约束力,其应力-应变曲线的下降段较为平缓,显示出良好的延性性能;对于高强箍筋约束高强混凝土试件,当其达到峰值强度时,高强箍筋不一定屈服,即取箍筋屈服强度计算有可能高估约束混凝土峰值强度的提高程度。在试验的基础上,提出一种计算约束混凝土达到峰值强度时相应高强箍筋应力大小的迭代方法;通过对试验结果的回归分析,得到高强箍筋约束高强混凝土峰值强度、峰值应变及极限应变的计算公式;提出一种适合于高强箍筋约束高强混凝土轴心受压的应力-应变关系本构模型,并结合试验结果与国内外几种典型本构模型进行对比,结果表明该模型与试验曲线吻合较好。     

高强螺旋钢丝的生产及在电杆中的应用

1 概述 高强螺旋钢丝是一种新型的高强度预应力钢丝,它的特征是表面凸起4条螺旋肋,螺旋肋呈连续状,这种高强预应力钢丝的抗拉强度可达1470～1860 MPa。该产品的研制成功为我国混凝土构件厂及水泥制品厂,在生产预应力混凝土构件中广     

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...     

不同养护温度下蒸养混凝土的冲击性能

为掌握蒸养混凝土的冲击性能及养护温度对其影响规律,以高速铁路典型预制构件用C60蒸养混凝土为研究对象,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验方法,对比研究了不同养护温度下蒸养混凝土在不同应变率下的破坏形态、应力-应变关系以及应变率效应,提出了表征蒸养混凝土破碎程度的评价指标——颗粒细度模数,分析了养护温度对蒸养混凝土冲击性能的影响规律.结果表明:随着应变率的增加,各养护温度下的蒸养混凝土峰值应力均增大,峰值应变则降低,颗粒细度模数减小,破碎程度明显增加;随着养护温度的升高,各应变率下蒸养混凝土的峰值应力降低,表现出更强的应变率效应;所建立的考虑应变率的蒸养混凝土本构模型拟合结果与试验结果吻合良好;较高养护温度导致混凝土内部缺陷增多,从而使得其冲击性能与常温养护混凝土有所差异.     

1860 MPa钢丝疲劳松弛交互作用性能试验研究

为研究疲劳对高强钢丝应力松弛性能的影响,以6根直径5 mm的1 860 MPa钢丝为研究对象,采用MTS810材料试验机,进行了单根钢丝120 h 200万循环周次的应变疲劳试验,并对拉断后的试样进行了断口微观形貌电镜观测。试验结果表明:疲劳对钢丝的应力松弛有一定的加速作用,在相同时间内,疲劳作用下的钢丝试样应力松弛量高于普通钢丝试样,最大时其应力松弛增加超过一倍;疲劳作用后,钢丝的断口呈现出多个空洞,是导致应力松弛加速的微观原因。     

高强螺旋钢丝的生产及在电杆中的应用

介绍高强螺旋钢丝的生产及在电杆生产中的应用情况.     

600 MPa高强钢筋与混凝土的粘结锚固性能试验研究

为研究600MPa高强钢筋与混凝土粘结锚固性能,设计了72个棱柱体试件进行拉拔试验,对600MPa高强钢筋粘结锚固的破坏形态及粘结应力分布进行分析,通过建立基本粘结滑移关系及位置函数,确定600MPa高强钢筋在混凝土结构中的粘结滑移本构关系。采用一次二阶矩法进行可靠度分析,提出锚固长度设计建议。研究表明:600 MPa高强钢筋粘结锚固的破坏形态及粘结应力分布与普通钢筋类似且粘结锚固性能良好,《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)基本锚固长度计算公式依然适用于600 MPa高强钢筋。     

高强预应力钢丝的研制

本文介绍了6种碳素钢高强预应力钢丝新产品的生产工艺、新产品性能、新产品在工程试点中的应用情况和经济效益分析,并介绍了可不经稳定化处理而直接拔制出低松弛高强预应力钢丝的新钢种80Si。     

碳纤维混凝土动态压缩力学性能的试验研究

采用φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了不同体积掺量(Vcf)的碳纤维混凝土(CFRC),在多个应变率条件下的动态压缩力学性能,得到了应力-应变曲线.结果表明,CFRC的强度随应变率的增加而近似呈线性增长,纤维体积掺量为O.3%碳纤维混凝土变形能力较好.分析了试件的加载波形图和应变率时程曲线,试验中近似恒应变率加载时间比例大于50.2%.在相同应变率范围内,CFRC的破坏程度与素混凝土相比较轻,说明碳纤维的加入增强了混凝土的抗冲击件能.     

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。     

考虑应变时效影响的Q460C高强钢力学性能试验研究

为深入研究应变时效对Q460C高强钢基本力学性能影响,建立考虑应变时效影响Q460C高强钢应力-应变本构关系曲线,对经应变时效影响的Q460C高强钢进行了试验研究,分析了Q460C高强钢经应变时效后基本力学性能指标,采用修正Ramberg-Osgood模型对试验结果进行拟合。结果表明:Q460C钢经预应变后具有显著的应变硬化现象,屈服强度得到大幅提高,极限应变和断裂应变显著降低,屈强比接近1.0,结构发生脆性断裂的可能性增加; Q460C钢经时效后产生时效硬化现象,试件在各时效之间应力-应变曲线差别较小,经时效硬化后钢材的硬化程度低于应变硬化; 采用修正的Ramberg-Osgood模型能够较为准确地拟合经预应变及时效影响后高强钢的应力-应变曲线,拟合结果与试验结果具有较好的一致性; 研究内容可为相关工程应用和理论分析提供参考。