超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete,UHPC）作為一種斷裂韌性大、耐久性能優(yōu)異且損傷容限高的水泥基復合材料,可廣泛應用于海上結構、地下空間、核廢料容器和核反應堆防護罩等特殊工程和國防軍事工程中。為適應上述特殊工程對于建筑材料的抗沖擊、抗爆炸的需求,人們迫切需要對UHPC的動態(tài)力學性能開展研究和評估。目前對于混凝土類材料沖擊抗壓性能的評估一般通過分離式霍普金森桿（Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB）來完成,但在試驗加載過程中試件加載端面的摩擦效應、應力波的彌散效應和試件的徑向慣性效應將對試件應力平衡和一維應力波傳播產生重要影響。考慮到目前鮮有評估上述因素在SHPB試驗中對UHPC材料動態(tài)性能的影響,如參照傳統(tǒng)混凝土的處理方法,其適用性有待進一步驗證。本文基于大型有限元分析軟件LS-DYNA,針對UHPC試件,從改善SHPB實驗結果的可靠性及準確性角度出發(fā),進行了如下主要工作:（1）通過修正LS-DYNA軟件損傷模型中的關鍵參數(shù),分別應用Karagozian-CaseConcrete（KCC）模型和Holmquis... 

【文章來源】：華東交通大學江西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

常見的動荷載及其危害

用輕氣炮或者射彈槍發(fā)射子彈，子彈對目標靶板造成破壞，分析靶板上彈坑直徑來評估材料的抗沖擊性能，用于混凝土類材料研究時，粗骨料的硬度對實驗結果較大[18]。表 1-1 不同應變率對應的試驗裝置實驗裝置 液壓 落錘 霍普金森桿 射彈適用應變率/s-110-5-1 1-10 101-104103-10通常情況下，爆炸和沖擊所產生的應變率屬于中高應變率，霍普金森桿能夠較出材料在該等級的應變率作用下所表現(xiàn)出的動態(tài)力學性能。此外，霍普金森桿的單、易于測量并且實驗數(shù)據(jù)處理方便，因此被廣泛應用于金屬、混凝土和巖石等動態(tài)力學實驗中[19]。目前，材料的沖擊壓縮實驗中使用的主要是分離式的霍普金森 Kolsky 于 1949 年基于 Hopkinson 提出的壓桿技術改造而來，是測量材料動態(tài)力最基本的試驗方法之一[20]。起初，SHPB 主要應用于研究內部組織均勻、連續(xù)的料。出于對其他材料動態(tài)力學性能研究的需求，Ross[21]首次將 SHPB 應用于混凝料在 10-102s-1的應變率范圍下的動態(tài)力學性能研究。

(a) 王勇華沖擊試驗[46-47](b) 焦楚杰沖擊試驗[42]圖 1-3 不同強度等級的 UHPC 的應變率-DIF 值關系Fig.1-3 The relationship between DIF values - strain rate of UHPC withDifferent compressive strength grades.2.4 其他因素對 UHPC 動態(tài)力學性能的影響為了推廣 UHPC 在土木工程中的應用，需要降低制造 UHPC 的成本。UHPC 的組分包括了一定量的鋼纖維，這是導致 UHPC 價格相對素混凝土成倍增長的主要原因。于，不少學者開始嘗試使用其他單一或多種的纖維對 UHPC 力學性能的影響，以降低HPC 的制造成本[50-51]。此外，在 UHPC 中摻入其他單一或者混雜纖維后獲得的靜態(tài)、態(tài)力學性能存在顯著差異。李月安[52]通過實驗研究發(fā)現(xiàn) UHPC 中摻入聚丙烯纖維后，態(tài)抗壓強度和沖擊韌性均得到不同程度的提高，摻量為 0.15%時靜態(tài)抗壓強度提高量大，摻量為 0.2%時沖擊韌性提高量最大。黃政宇[53]對摻入鋼纖維和聚丙烯纖維的HPC 進行靜態(tài)和動態(tài)加載試驗，結果表明聚丙烯纖維能較大的提高 UHPC 的動態(tài)抗壓度，鋼纖維提高動態(tài)抗壓強度與變形能力，同時降低了 UHPC 的應變率敏感性。王立[54]對同時摻入 PVA 和鋼纖維的 UHPC 開展了 SHPB 加載試驗，結果表明常溫下的鋼

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]鋼纖維三維編織增強混凝土（3D-BSFC）的靜動態(tài)力學性能的試驗研究與數(shù)值模擬[D]. 季斌.南京航空航天大學 2011

碩士論文
[1]超高性能混凝土結構抗彎性能試驗研究[D]. 王成志.西南交通大學 2017
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[3]多層框架建筑在其地下室內爆炸沖擊下的抗連續(xù)倒塌研究[D]. 范其華.天津大學 2016
[4]超高性能纖維增強混凝土（UHPFRC）的實驗研究及低速沖擊有限元模擬[D]. 王文談.西南交通大學 2015
[5]混凝土類材料在霍普金森桿實驗中的受力狀態(tài)研究[D]. 王勇.北京理工大學 2015
[6]活性粉末混凝土沖擊損傷與數(shù)值仿真[D]. 郟晨.廣州大學 2013
[7]沖擊荷載作用下混凝土動力性能試驗研究及有限元分析[D]. 帥曉蕾.湖南大學 2013
[8]混凝土SHPB實驗的數(shù)值模擬[D]. 孫善飛.合肥工業(yè)大學 2008



本文編號：3435924