钢纤维增强混凝土冲击压缩的实验技术、本构关系、损伤机理和数值模拟-工程力学专业论文.docxVIP

摘要本文研究混凝土及钢纤维增强混凝±材料在冲击压缩载荷作用下的增强增 摘要 本文研究混凝土及钢纤维增强混凝±材料在冲击压缩载荷作用下的增强增 韧特性、本构响应、应变率效应、损伤断裂破坏机制，并进行了数值模拟。 混凝土材料是世界上使用最广泛的建筑材料。它具有典型的脆性材料特征， 变形小，缺陷多，缺陷敏感，易损伤。因此为了有效地进行混凝土动态力学性能 实验，论文首先分析了材料的微细观结构、组分材料以及宏观缺陷对其力学响应 的影响。其次，从SHPB的基本原理和两个基本假定及衍生要求开始，围绕着 SHPB实验的有效性和可靠性，分析了常规SHPB及大尺寸SHPB实验中存在的 问题、研究现状和解决方法。针对混凝土材料的冲击压缩实验，提出了jk用波形 整形技术和万向头微调技术，改善了实验中存在的二维效应和均匀性问题，非平 面接触问题。一系列实验证实经过实验改进，大尺寸锥形变截面用于混凝土冲击 压缩实验的有效性和可靠性，并且分析了试件尺寸、加载波形、应变率阈值对实 验的影响和制约。接着在改进后的大杆上进行了一系列钢纤维混凝土冲击压缩实 验，并对实验结果进行分析，得出下列结论：混凝土是率敏感材料，特别是在高 应变率阶段，其原因主要是大尺寸试件快速加载时的侧限作用引起的；钢纤维对 混凝土的动态增强效应不显著，但动态增韧效应显著；混凝土动态破坏的形式以 张拉破坏为主。论文还从损伤力学和断裂力学的机制对混凝土的破坏过程进行了 有益的分析。通过与经典混凝土的强度理论的比较和对实验结果的分析，论文认 为混凝土材料为粘弹性材料，并以朱一王一唐模型对混凝土实验结果进行了本构 拟合，取得较好的效果。最后以实验得出的本构响应，对混凝土SHPB进行了数 值模拟，较好地再现了实验过程。 关键词SHPB 混凝土 脉冲整形技术 数值模拟 ABSTRAeTSeveral ABSTRAeT Several problems on concrete and steel fiber reinlbrced concrete under impact loading are researched in this dissertation：reinforcing and toughening property, constitutive response，effect of strain rate，mechanism of failure of damage and fracture，and failure progress is numerically simulated． Concrete is the most widely—used material，and is of typically bridle properties： small deformation，excessive defects，susceptible to defect and damageable．To effectively conduct dynamic test of concrete，effects of micro—and meso—structure， constituent and macro defect of concrete on its mechanical response are analyzed first． Secondly，based on elementary principle，two essential postulate and pertinent demands of SHPB technology，research status of problems and solutions on conventional SHPB and large—size SHPB are studied around its valid@and reliability． pulse shaping technology and gimbal micro-adjusting technology are put forword for impact compression test On concrete to improve its two—dimensional effect， uniformity and parallelism，The impact compression test on concrete using the large—size cone variable section bar is valid and reliable via the revised methods， which conformed by a series of exp