【摘要】：混凝土的抗沖擊性能是影響結構安全性的一個重要因素,混凝土在沖擊荷載作用下,有時會發(fā)生劈裂破壞。采用鋼纖維和聚丙烯纖維混雜入高強混凝土中可以提高混凝土的強度和韌性,從而提高混凝土的抗沖擊劈裂拉伸性能。為了研究混雜纖維高強混凝土(HFRHSC)的抗沖擊劈裂拉伸性能,本文對鋼纖維-聚丙烯纖維高強混凝土進行SHPB沖擊劈裂試驗研究和仿真分析,主要內容如下：第一、采用分離式霍普金森壓桿裝置(SHPB)對鋼纖維體積率為0%、2%、4%,聚丙烯纖維體積率為0%、0.05%、0.1%的HFRHSC進行沖擊劈裂試驗,得到了應變率為2.03s1～27.93s1時HFRHSC的劈裂抗拉強度。分析了應變率、纖維體積率對HFRHSC劈裂抗拉強度的影響,結果表明：HFRHSC劈裂抗拉強度隨著應變率和纖維體積率的提高而提高。第二、通過SHPB試驗發(fā)現(xiàn),HFRHSC是應變率敏感材料,在臨界應變率(5s-1)前后,動態(tài)強度增強因子(DIF)與應變率關系曲線的斜率不同。根據HFRHSC劈裂抗拉強度的增強機理,本文得到了含A、B兩個參數的HFRHSC的劈裂抗拉強度與應變率的關系式,A、B值反映了HFRHSC固體材料應變率效應、自由水應變率效應對劈裂抗拉強度的影響。與常規(guī)的從宏觀角度建立的劈裂抗拉強度公式相比,該公式從微觀和宏觀相結合的角度,計算了HFRHSC的劈裂抗拉強度。第三、分析了HFRHSC基體強度、纖維體積率、劈裂抗拉強度、劈裂破壞形態(tài)與能量耗散的關系,結果表明：隨著入射能量的增加,C60和C80素混凝土的能量耗散均增加；隨著纖維體積率的增加,C60和C80混凝土試塊的能量耗散均增加,且隨著入射能量的增加,C60和C80混凝土試塊中纖維體積率高的能量耗散增加明顯；C60和C80混凝土試塊的劈裂抗拉強度均隨入射能量的增加而增加；試塊的損傷演化消耗了大量的能量,從而導致透射桿端的能量明顯比入射桿端少,入射桿端對試塊做的功較多,使試塊與入射桿端接觸一側的壓碎區(qū)明顯大于與透射桿接觸一側。第四、采用LS-DYNA軟件對HFRHSC的劈裂破壞過程進行數值仿真,再現(xiàn)了試塊劈裂破壞過程,并分析了試塊劈裂過程中的應力平衡分布特點、能量耗散特點和纖維體積率對混凝土劈裂拉伸性能的影響。結果表明：HFRHSC劈裂破壞并不滿足中心起裂條件；對于對心受壓的試塊,試塊的應力均勻化時間與直徑大小有關；試塊在劈裂破壞過程中耗散了大量的能量,導致試塊與入射桿端的接觸處破壞區(qū)域大于試塊與投射桿接觸處破壞區(qū)域；纖維的摻入增強了混凝土的抗劈裂拉伸性能,且混雜纖維比單一纖維增強效果較為顯著。
【學位授予單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU528

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本文編號：2516216