混凝土類材料霍普金森試驗中慣性效應研究.pdf

1、混凝土類材料結(jié)構(gòu)，除需滿足設計時所考慮的靜態(tài)承載之外，在工況中難免也會遭受由偶然因素帶來的沖擊載荷。慣性效應與真應變率效應是在研究混凝土類材料中高應變率下的動態(tài)力學性能時應主要考慮的兩種動態(tài)力學效應?；炷令惒牧系恼鎽兟市獙儆诓牧系恼鎸崉討B(tài)響應特性，是動態(tài)試驗中所真正關(guān)心的內(nèi)容。然而，在試驗中確定混凝土類材料真實動態(tài)力學特性的前提是需對慣性效應有足夠的認識。
　　結(jié)合現(xiàn)有研究，本文主要針對混凝土類材料動態(tài)壓縮與動態(tài)拉伸試驗中的

2、慣性效應進行深入分析，包括以下幾個方面：
　　(1)混凝土動態(tài)壓縮試驗中慣性效應的機理及其影響因素研究。目前，大量研究結(jié)果表明慣性效應是混凝土類材料動態(tài)壓縮試驗中引起測量的動態(tài)壓縮強度高于真實動態(tài)壓縮強度的關(guān)鍵因素。借助數(shù)值分析手段，探討混凝土動態(tài)壓縮試驗中慣性效應產(chǎn)生機理及其影響因素。在慣性效應理論公式的驗證中，發(fā)現(xiàn)已有的公式并不適用于混凝土動態(tài)壓縮試驗。此外，對混凝土SHPB(分離式霍普金森壓桿)試驗中的其他慣性效應機理解釋也

3、展開了進一步的驗證，并對其機理中涉及的影響因素也進行了分析。
　　(2)混凝土動態(tài)拉伸試驗中慣性效應的分析。研究者們目前對于慣性效應在混凝土動態(tài)拉伸試驗中的影響持不同觀點，尚無定論?；诖耍疚南到y(tǒng)地開展三種混凝土動態(tài)拉伸試驗（動態(tài)直接拉伸、劈裂和層裂），并以試驗為模型進行數(shù)值模擬分析。最后，通過泊松效應與慣性誘導的徑向約束，對慣性效應在混凝土動態(tài)壓縮與拉伸試驗的不同影響現(xiàn)象進行了解釋。
　　(3)空心試樣的數(shù)值分析。通過不

4、同內(nèi)徑試樣結(jié)果對比，發(fā)現(xiàn)不同內(nèi)徑空心試樣的峰值應力隨加載的變化趨勢基本吻合，說明慣性效應在動態(tài)拉伸試驗中的影響不大。
　　(4)混凝土類材料的靜態(tài)拉伸試驗研究。相對其他材料而言，混凝土類材料的直接拉伸的有效試驗數(shù)據(jù)較少，尤其是水泥砂漿材料的直接拉伸數(shù)據(jù)就更少。而研究慣性效應在動態(tài)拉伸試驗中影響所需空心試樣宜選不含粗骨料(石子)的素混凝土（水泥砂漿）。此外，靜態(tài)拉伸試驗是進行動態(tài)分析的基礎。因此，本文對水泥砂漿試樣分別進行了劈裂試驗

5、與啞鈴型試樣設計，為今后水泥砂漿試樣靜態(tài)拉伸參數(shù)的獲得提供了有效途徑。
　　(5)混凝土類材料啞鈴型試樣的動態(tài)拉伸試驗數(shù)值分析?；炷令惒牧蟿討B(tài)直接拉伸試驗成功概率不高。因此，本文設計了幾組啞鈴型試樣展開數(shù)值模擬分析，尋找最優(yōu)的啞鈴型試樣形式。并通過模型中不同的啞鈴型試樣比較，引入慣性效應變量來分析慣性效應對混凝土類材料動態(tài)拉伸結(jié)果的影響。在研究試樣啞鈴型最優(yōu)設計的同時，針對慣性效應在混凝土類材料動態(tài)直接拉伸強度中的影響進行深入分