本文關(guān)鍵詞：泡沫填充混凝土動(dòng)靜態(tài)壓縮與機(jī)輪貫入行為分析

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【摘要】：隨著世界民航業(yè)的發(fā)展,飛機(jī)起飛和著陸期時(shí)意外滑出跑道的事故時(shí)有發(fā)生,而工程材料攔阻系統(tǒng)(Engineered Material Arresting System,EMAS)的研發(fā)與應(yīng)用有效降低了事故造成的傷害。EMAS由具有特定力學(xué)性能的材料,如良好吸能效果的泡沫混凝土鋪設(shè)在機(jī)場(chǎng)跑道而成。泡沫填充混凝土(Foam Filled Concrete,FFC)是在水泥中加入聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyrene,EPS)顆粒制成的輕質(zhì)材料。該新材料由于吸能效果良好、性能穩(wěn)定、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)有望代替易老化、低溫下攔阻性能差的泡沫混凝土而作為EMAS的新型攔阻材料。本文首先對(duì)FFC材料進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn),建立了材料的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮本構(gòu)關(guān)系。然后利用LS-DYNA在驗(yàn)證數(shù)值模擬可靠性的基礎(chǔ)上,研究了材料在落錘沖擊荷載下的力學(xué)性能。最后結(jié)合縮比機(jī)輪動(dòng)靜態(tài)貫入實(shí)驗(yàn),建立了縮比機(jī)輪準(zhǔn)靜態(tài)貫入力學(xué)模型,并采用LS-DYNA軟件研究了FFC在縮比機(jī)輪沖擊貫入下的力學(xué)響應(yīng),分析了縮比率、沖擊速度、EPS體積含量等對(duì)貫入曲線(xiàn)和能量吸收性能的影響。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)首先基于EMAS對(duì)攔阻材料性能要求的基礎(chǔ)上,制作了EPS體積含量從66.5%~84.0%的6種FFC試件,進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮實(shí)驗(yàn),建立了材料的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮本構(gòu)關(guān)系,并用實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了本構(gòu)關(guān)系的驗(yàn)證,得到了考慮EPS體積含量影響的FFC材料準(zhǔn)靜態(tài)壓縮本構(gòu)關(guān)系,為后續(xù)的數(shù)值模擬提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。(2)在獲得了FFC材料準(zhǔn)靜態(tài)壓縮本構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)上,利用LS-DYNA有限元軟件建立了落錘沖擊載荷下FFC宏觀各向同性有限元模型,得到了FFC材料在沖擊載荷下的力學(xué)響應(yīng)曲線(xiàn),在與落錘沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證基礎(chǔ)上,分析了沖擊速度和EPS體積含量對(duì)FFC材料沖擊響應(yīng)的影響。(3)進(jìn)行了縮比機(jī)輪準(zhǔn)靜態(tài)貫入實(shí)驗(yàn),對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)貫入中縮比機(jī)輪進(jìn)行了受力分析,建立了FFC在縮比機(jī)輪準(zhǔn)靜態(tài)貫入荷載下的力學(xué)模型,并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,討論分析了不同機(jī)輪縮比率和EPS體積含量下FFC的力學(xué)響應(yīng)。最后,結(jié)合落錘沖擊貫入實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬,利用LS-DYNA有限元軟件建立了縮比機(jī)輪沖擊貫入FFC各向同性有限元模型,得到了材料沖擊響應(yīng)曲線(xiàn),在與落錘沖擊貫入實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,研究了EPS體積含量和沖擊速度對(duì)FFC的沖擊貫入力學(xué)響應(yīng)和能量吸收特性的影響。
【關(guān)鍵詞】：工程材料攔阻系統(tǒng) 泡沫填充混凝土 準(zhǔn)靜態(tài)本構(gòu) 落錘沖擊 準(zhǔn)靜態(tài)貫入 沖擊貫入 數(shù)值分析
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V351
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 引言12-14
• 1.1.1 研究背景12-14
• 1.1.2 研究意義14
• 1.2 泡沫混凝土力學(xué)性能研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 泡沫填充混凝土混凝土力學(xué)性能研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.1 泡沫填充混凝土準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能研究16
• 1.3.2 泡沫填充混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文主要工作和內(nèi)容17-19
• 第二章 泡沫填充混凝土準(zhǔn)靜態(tài)壓縮本構(gòu)模型研究19-32
• 2.1 泡沫填充混凝土準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)19-22
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)方案19-20
• 2.1.2 試件的制作20-21
• 2.1.3 泡沫填充混凝土試件彈性模量測(cè)量21-22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析22-25
• 2.2.1 壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)22-24
• 2.2.2 泡沫填充混凝土的抗壓強(qiáng)度24-25
• 2.3 泡沫填充混凝土準(zhǔn)靜態(tài)壓縮本構(gòu)關(guān)系25-30
• 2.4 基于材料本構(gòu)關(guān)系的力學(xué)性能討論30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 第三章 泡沫填充混凝土沖擊壓縮力學(xué)性能研究32-57
• 3.1 泡沫填充混凝土落錘沖擊實(shí)驗(yàn)32-42
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)方案32-33
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理33-42
• 3.2 落錘沖擊實(shí)驗(yàn)的數(shù)值模擬42-47
• 3.2.1 有限元模型42-45
• 3.2.2 泡沫填充混凝土落錘沖擊實(shí)驗(yàn)有限元模型驗(yàn)證45-47
• 3.3 計(jì)算結(jié)果與分析47-56
• 3.3.1 落錘沖擊速度對(duì)泡沫填充混凝土沖擊力學(xué)性能影響48-49
• 3.3.2 EPS體積含量對(duì)泡沫填充混凝土沖擊力學(xué)性能影響49
• 3.3.3 沖擊響應(yīng)特征值分析49-54
• 3.3.4 能量吸收分析54-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第四章 機(jī)輪貫入下泡沫填充混凝土的力學(xué)響應(yīng)57-80
• 4.1 縮比機(jī)輪準(zhǔn)靜態(tài)貫入實(shí)驗(yàn)57-59
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)方案57-58
• 4.1.2 機(jī)輪準(zhǔn)靜態(tài)貫入荷載作用下泡沫填充混凝土的力學(xué)性能58-59
• 4.2 機(jī)輪準(zhǔn)靜態(tài)貫入荷載下泡沫填充混凝土的力學(xué)響應(yīng)59-69
• 4.2.1 理論模型59-61
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證61-64
• 4.2.3 機(jī)輪縮比率對(duì)貫入力學(xué)響應(yīng)的影響64-68
• 4.2.4 機(jī)輪準(zhǔn)靜態(tài)貫入荷載中剪力的權(quán)重分析68-69
• 4.3 機(jī)輪動(dòng)態(tài)貫入下泡沫填充混凝土的力學(xué)性能69-78
• 4.3.1 機(jī)輪沖擊貫入實(shí)驗(yàn)69-71
• 4.3.2 有限元模型驗(yàn)證71-73
• 4.3.3 機(jī)輪動(dòng)態(tài)貫入力學(xué)響應(yīng)討論73-78
• 4.4 本章小結(jié)78-80
• 總結(jié)與展望80-82
• 總結(jié)80-81
• 展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果86-87
• 致謝87-88
• 附件88

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本文編號(hào)：633629