目录
第一章绪论 (1)
1.1 引言 (1)
1.2 研究现状 (2)
1.2.1混凝土率敏感性研究 (2)
1.2.2 混凝土动态强度增强的研究 (5)
1.2.3 混凝土的动态本构模型 (8)
1.3 本文研究内容 (9)
第二章巴西圆盘劈裂实验 (11)
2.1 静态巴西圆盘实验 (11)
2.2 动态巴西圆盘实验 (13)
2.3 巴西圆盘实验研究进展 (14)
第三章混凝土劈裂实验研究 (17)
3.1 混凝土试件的制备 (17)
3.2 混凝土的静态压缩与劈裂实验 (18)
3.2.1 混凝土的静态压缩实验 (18)
3.2.2 混凝土的静态劈裂实验 (19)
3.3 混凝土动态劈裂实验 (22)
3.3.1 SHPB实验技术简介 (23)
3.3.2 动态劈裂实验结果 (24)
3.3.3 应变率对抗拉强度的影响 (27)
3.4 本章小结 (31)
第四章动态劈裂实验的数值模拟 (32)
4.1 材料本构模型 (32)
4.1.1 状态方程 (32)
4.1.2 屈服面方程 (34)
4.1.3 损伤演化方程 (34)
4.2 SHPB模型 (34)
4.3 确定惯性效应对动态抗拉强度影响的方法 (36)
4.4 模拟结果与讨论 (37)
4.4.1试件的破坏模式 (37)
4.4.2 惯性效应对抗拉强度的影响 (38)
4.5 本章小结 (41)
第五章混凝土真实应变率效应的研究 (42)
5.1 混凝土的真实应变率效应 (42)
5.2 本章小结 (45)
第六章全文总结与展望 (47)
6.1 全文总结 (47)
6.2 展望 (48)
参考文献 (49)
致谢 (56)
攻读学位期间发表的学术论文 (57)
第一章绪论
1.1 引言
混凝土材料作为一种常用的建筑原料普遍应用于民用与军事设施中，如房屋建筑、桥梁、水利工程、核电站防护结构等。而在这些结构的使用过程中，可能面临动态冲击载荷的作用如爆炸、地震等，混凝土的动态抗压强度与抗拉强度是两个反应混凝土动态力学性能的重要参数。通常认为混凝土是一种率敏感材料，即在动态载荷作用下与静态载荷作用下其力学性能有着显著的不同，混凝土材料的动态抗压强度与抗拉强度一般随着应变率的增大而增大，把这种现象称为应变率效应。所以在设计混凝土结构时如果未考虑混凝土材料的应变率效应将会导致错误的结果，因此，有必要对混凝土材料的动态力学性能作全面、深入的研究。
测定混凝土、岩石等脆性材料抗拉强度的试验方法主要有直接拉伸试验法和间接拉伸试验法，在直接拉伸试验中，混凝土、岩石等脆性材料难以加工制作标准的拉伸试件，此外，试件的轴线与拉力的作用方向难以保持重合[1,2]。因此，常用间接拉伸试验如巴西圆盘劈裂实验来测定岩石、混凝土等脆性材料的抗拉强度。而对于动态抗拉强度，分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术广泛应用于测定混凝土、岩石等脆性材料的动态压缩强度与抗拉强度[3-9]，但一般认为在SHPB实验中存在端面摩擦与惯性效应的影响[10-14]，这将导致用SHPB实验测得的混凝土的动态强度不能真实的反映混凝土的动态力学性能。对于端面摩擦对试验结果的影响，有研究者已进行过这方面的研究，Li[13]通过数值模拟SHPB实验，指出摩擦系数小于0.1时端面摩擦对试验结果的影响可以忽略不计，但如果大于0.2时，不能忽略摩擦的影响，Hao[15]通过对不同岩石进行数值模拟研究后发现，在摩擦系数不变时，摩擦效应的影响与厚径比有关，在厚径比超过2的条件下，其产生的影响可以忽略不计。因此只要在进行SHPB实验之前，对试件做光滑处理以保证端面的摩擦系数小于0.1，这样就可以不考虑端面摩擦效应的影响。但惯性效应始终存在于SHPB实验中，与端面摩擦的影响可以通过采取有效的措施来避免相比，惯性效应对试验结果的影响在试验中是不能消除的，只有采取其它的措施来来消除惯性效应的影响。