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浅谈混凝土动态力学性能研究现状摘要：混凝土在冲击爆炸荷载作用下的力学响应与静力荷载作用下有所不同，不仅强度要高于静力荷载下的强度，而且与应变率有关。
本文简要概括一下目前混凝土动态力学性能研究现状，并对存在的问题进行简要分析。
关键词：混凝土；动态；力学性能；本构关系Abstract: the concrete in the impact of the explosion load mechanical response and static load is different, not only the strength to be higher than under the static load of strength, but also related with the strain rate. This paper briefly summarize the current dynamic mechanical properties of concrete research status, and the existent problems in brief analysis.Keywords: concrete; Dynamic; Mechanical properties; The constitutive relation混凝土是一种硅酸盐类复合材料，其成份复杂，变化因素多，表现为非均质、非线性及脆性破坏等。
人们对其在冲击爆炸荷载作用下动态力学性能展开了大量的研究，混凝土在冲击爆炸荷载作用下的力学响应与静力荷载作用下有所不同，不仅强度要高于静力荷载下的强度，而且与应变率息息相关，即存在着应变率效应；同时动强度还与应变历史、应变率历史以及材料的损伤积累有关。
1 混凝土动态抗压性能的试验研究董毓利等（1997）[[12] ][1]完成了应变率由10 - 5s-1 -102s-1 7个数量级范围内的混凝土受压试验，发现不同的应变率全过程曲线具有很好的相似性，峰值应力和峰值应变随应变率的增加有所提高，但弹性模量基本不变。
混凝土材料的动态压缩破坏机理及本构关系作者：张善凯来源：《建材发展导向》2013年第04期摘要：目前，砼材料已被广泛应用到现代工程结构领域，如核电站、海上平台、机场跑道、大型水利枢纽、军事工程、建筑工程等，但砼结构却易受到源于爆炸、撞击、地震等的冲击荷载的影响。
由此可见，对砼材料动载性能的研究具有现实意义。
关键词：砼材料；本构关系；应变率细长杆的一维应力波理论和均匀性/平面假设是SHPB技术的理论依据，即透过细长杆的应力波具备一维属性，变形条件下的细长杆横截面始终保持平面状态；砼材料试样的应力应变始终保持均匀状态。
基于此，利用透射杆和入射杆上的应变片便可获取透射/入射/反射应变脉冲，再利用如下函数式，便可求得砼材料试样的应力σs、平均应变εs、应变率ε4s。
SHPB技术的理论依据要求透过细长杆的应力波具备一维属性，变形条件下的细长杆横截面始终保持平面状态；砼材料试样的应力应变始终保持均匀状态。
小直径Hopkinson基本可以满足此要求，但大直径砼材料试样和Hopkinson却无法有效满足此要求。
基于此，本试验通过在入射杆的撞击端贴上直径和厚度皆一定的软纸，以达到整形入射脉冲（消除高频波的弥散现象）和控制砼材料试样端面平行度（≤0.02mm）的目的。
图二所示，砼材料的变形随应力的增大而呈现出塑性；待砼材料发展到非线性阶段后，应力应变的增长也呈现出非线性，但砼材料试样表面并无任何宏观裂纹。
待砼材料试样应力增加至动态压缩破坏强度邻近区域后，高速影像图便显现出砼材料试样局部表面的轴向裂缝，且此类裂缝会朝着轴向持续加宽加长。
此外，砼材料试样表面多处也出现了此类裂缝，但砼材料试样的承载能力却未完全消失。
由此可见，砼材料试样应力增加至材料压缩破坏强度的附近区域后，砼材料内部原有的微裂纹便会呈非稳定性扩展，并朝主应力方向贯通或桥接，进而构成宏观主控裂纹，且就整个砼材料试样的变形发挥主导作用，此时砼材料的承载力呈现出下降趋势，并直接转入砼材料应变软化阶段，直至砼材料被完全破坏。
混凝土的力学性能及其影响因素一、引言混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的材料，具有优良的性能，如承压、耐久、抗震等，是建筑结构中不可或缺的一部分。
混凝土的力学性能是决定其使用效果的关键，因此深入了解混凝土的力学性能及其影响因素对混凝土的设计、施工及维护有着重要的意义。
二、混凝土的基本力学性能1.抗压强度混凝土的抗压强度是指混凝土承受压力的能力。
一般情况下，混凝土的抗压强度与其材料的质量、配合比、水灰比、龄期等因素有关。
抗压强度的测试方法有标准试块法、小试块法、非标准试块法等。
2.抗拉强度混凝土的抗拉强度是指混凝土承受拉力的能力。
混凝土的抗拉强度较低，常常会出现裂缝。
为了提高混凝土的抗拉强度，通常采用钢筋等材料进行加固。
抗拉强度的测试方法有直接拉伸法、间接拉伸法等。
3.抗剪强度混凝土的抗剪强度是指混凝土承受剪切力的能力。
混凝土的抗剪强度与其抗压强度有一定的关系，但并不完全相同。
抗剪强度的测试方法有直接剪切法、间接剪切法等。
4.弹性模量混凝土的弹性模量是指混凝土在受力时所表现出来的弹性特性。
弹性模量越大，混凝土的刚性越大，反之则越柔软。
弹性模量的大小与混凝土的配合比、材料等因素有关。
5.泊松比混凝土的泊松比是指混凝土在受力时横向变形与纵向变形之间的比值。
泊松比的大小与混凝土的材料等因素有关。
三、混凝土的影响因素1.材料混凝土的材料包括水泥、骨料、砂子、水等。
这些材料的质量直接影响混凝土的力学性能。
一般来说，水泥的种类和品质、骨料的种类和粒径、砂子的种类和粒径以及水的质量等因素都会对混凝土的力学性能产生影响。
2.配合比混凝土的配合比是指混凝土中各材料的比例。
不同的配合比会影响混凝土的力学性能。
一般来说，配合比中水泥的比例越高，混凝土的抗压强度越大，但是若水泥的比例过高，混凝土的韧性和抗冻性会下降。
3.水灰比混凝土的水灰比是指混凝土中水和水泥的比例。
水灰比的大小对混凝土的力学性能有着重要的影响。
一般来说，水灰比越小，混凝土的抗压强度越大，但是若水灰比过小，混凝土的可加工性和耐久性会降低。
混凝土抗压强度与压缩变形特性的研究混凝土是建筑工程中常用的一种材料，其主要特点是耐久性好、强度高、易于加工等。
混凝土的强度是其设计和使用中的重要参数，而混凝土的压缩变形特性则与其使用寿命、耐久性和稳定性密切相关。
因此，混凝土抗压强度与压缩变形特性的研究具有重要意义。
本文将从混凝土的抗压强度和压缩变形特性两个方面进行详细研究。
一、混凝土抗压强度研究1.1 混凝土抗压强度的定义混凝土抗压强度是指混凝土在受到压缩荷载作用时，抵抗荷载的能力。
通常用标准试件进行压缩试验来测定混凝土的抗压强度，试件的尺寸和所用的试验方法应符合国家标准或行业标准。
1.2 影响混凝土抗压强度的因素混凝土抗压强度受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：（1）水胶比：水胶比是水和水泥、矿物掺合料等胶凝材料的质量比值。
水胶比越小，混凝土的强度越高。
（2）水泥的种类和品牌：不同种类和品牌的水泥对混凝土的强度有影响。
（3）骨料的种类和粒径：不同种类和粒径的骨料对混凝土的强度有影响。
（4）配合比：混凝土的配合比应根据工程要求进行设计，不同的配合比对混凝土的强度有影响。
（5）养护条件：混凝土在养护期间的温度、湿度等条件对其强度有影响。
1.3 混凝土抗压强度的试验方法混凝土抗压强度试验通常采用标准试件进行，试件的尺寸和试验方法应符合国家标准或行业标准。
试验过程中应注意以下几个方面：（1）试件的制备：应制备符合标准规定的试件，试件的制备过程应注意保证试件的密实度和充实度。
（2）试验设备：试验设备应符合标准规定，保证试验数据的准确性和可靠性。
（3）试验过程：试验过程中应注意荷载施加的速率、试件的变形情况等，确保试验数据的准确性和可靠性。
1.4 混凝土抗压强度的评价标准混凝土抗压强度的评价标准主要包括以下几个方面：（1）设计强度等级：根据工程要求，确定混凝土的设计强度等级。
（2）强度标准值：根据试验结果，计算出混凝土的强度标准值。
（3）强度检验值：根据试验结果和强度标准值，计算出混凝土的强度检验值，判断是否达到设计要求。
混凝土材料力学性能的影响因素分析混凝土是建筑工程中常用的建筑材料之一，具有良好的耐久性、便于加工、施工方便等优点。
然而，混凝土材料在不同的使用环境下，其力学性能会受到不同的影响因素的作用，因此，混凝土材料的力学性能影响因素的探究十分必要。
1. 混凝土配合比的影响混凝土配合比是混凝土的组成成分及其配比比例的总称。
混凝土配合比对混凝土材料的力学性能影响较大。
当混凝土中水泥含量增大，其抗压强度也会随之提高。
此外，混凝土的骨料含量也会影响其力学性能，一般来说，骨料含量增大会使混凝土的强度提高，但若超过一定比例，会导致混凝土的稳定性降低。
2. 试件制备方法的影响混凝土试件的制备方法对试件力学性能影响很大。
若制备不当，会出现通常出现的缺陷，比如:气孔、鞣孔、缝隙等。
这些缺陷都会降低混凝土试件的强度，加大变形量。
目前，常用的制备方法有振捣法、压制法、回弹法、压模法等。
3. 养护条件的影响混凝土试件在制备后，还需要进行一定的养护，以充分发挥其力学性能。
养护条件的好坏对混凝土试件的力学性能影响很大。
通常情况下，养护温度在20℃左右比较适宜。
同时，湿度和养护时间也非常重要。
如果湿度不够，或养护时间不足，会导致混凝土试件强度较低、变形大。
4. 材料掺合剂的影响混凝土掺合剂是在混凝土中加入一定量的工业废料或特种材料，以改变混凝土材料的物理和力学性能。
掺合剂的种类和含量也对混凝土的力学性能产生影响。
常用的混凝土掺合剂有矿物粉、硅灰石、膨胀剂、减水剂等。
不同的掺合剂在混凝土中的作用也不同。
比如，矿物粉能够修复混凝土缺陷，增强混凝土的抗压强度；硅灰石能够降低混凝土的温度应力和收缩变形等。
综上所述，混凝土的力学性能受到因素较多，我们在使用混凝土材料时，应根据具体的使用环境和需要进行调整和选择。
同时，混凝土制备过程中的制备方法、养护方法也要注意，以充分发挥其力学性能。
最后，发展新型混凝土掺合剂，也是改进混凝土力学性能的重要途径。
第1篇一、实验目的本实验旨在研究混凝土在不同动态载荷作用下的力学性能，包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等，以期为混凝土结构设计提供理论依据。
二、实验原理混凝土动态性能实验主要基于霍普金森压杆（SHPB）试验方法。
SHPB试验方法是一种非破坏性试验方法，通过高速加载使试件在极短时间内承受高应变率下的动态载荷，从而研究混凝土在不同动态载荷作用下的力学性能。
三、实验材料1. 混凝土试件：采用C30级混凝土，试件尺寸为100mm×100mm×100mm，分别进行抗压、抗拉、抗剪试验。
2. 加载设备：霍普金森压杆试验机，加载速度范围为10～100m/s。
3. 测量设备：高速数据采集系统、应变片、力传感器等。
四、实验步骤1. 准备试件：将混凝土试件切割成100mm×100mm×100mm的立方体，试件表面磨光，确保试件尺寸和形状符合要求。
2. 安装试件：将试件放置于试验机的加载平台上，确保试件中心与加载平台中心对齐。
3. 连接传感器：将应变片和力传感器安装在试件上，确保传感器与试件连接牢固。
4. 设置试验参数：根据试验要求设置加载速度、应变率等参数。
5. 进行试验：启动试验机，使试件在高速加载下承受动态载荷，记录试验数据。
6. 数据处理与分析：对试验数据进行处理和分析，得出混凝土在不同动态载荷作用下的力学性能。
五、实验结果与分析1. 抗压强度实验结果表明，C30级混凝土在不同动态载荷作用下的抗压强度随应变率的增加而降低。
在应变率为10m/s时，抗压强度为50.2MPa；在应变率为100m/s时，抗压强度为45.6MPa。
这说明混凝土在高速加载下抗压强度有所降低，且应变率对其抗压强度有显著影响。
2. 抗拉强度实验结果表明，C30级混凝土在不同动态载荷作用下的抗拉强度随应变率的增加而降低。
在应变率为10m/s时，抗拉强度为2.8MPa；在应变率为100m/s时，抗拉强度为2.5MPa。
混凝土结构的力学性能分析与改进混凝土作为一种常见的建筑材料，其力学性能分析和改进对于建筑结构的稳定性和安全性具有重要意义。
本文将对混凝土结构的力学性能进行分析，并提出相应的改进措施，以提高混凝土结构的质量和可靠性。
一、混凝土结构的力学特性分析混凝土结构的力学特性是指在外力作用下，混凝土的应力和变形特性。
混凝土结构在承受荷载时，会发生应力和变形，根据力学原理可以得到以下几个重要的力学特性：1. 强度特性：混凝土的强度是指其在承受荷载时所能抵抗的最大应力水平。
常用的混凝土强度指标包括抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。
2. 压缩特性：混凝土在受压力作用下的变形特性。
压缩特性主要包括初始压缩模量、压缩应变和压缩变形等。
3. 拉伸特性：混凝土在受拉力作用下的变形特性。
拉伸特性包括初始拉伸模量、拉伸应变和拉伸变形等。
4. 剪切特性：混凝土在受剪力作用下的变形特性。
剪切特性主要包括初始剪切模量、剪切应变和剪切变形等。
二、混凝土结构力学性能的改进措施为了提高混凝土结构的力学性能，可以采取以下改进措施：1. 优化配合比：混凝土的配合比是指混凝土中水、水泥、骨料和矿粉等原材料的比例。
通过合理调整配合比，可以改善混凝土的强度和耐久性，提高结构的承载能力。
2. 使用掺合料：掺合料是指将一定的矿物掺入到混凝土中，如粉煤灰、矿渣等。
掺合料的加入能够改善混凝土的力学性能和耐久性，减少裂缝的产生，提高结构的抗震和抗裂能力。
3. 加固与预应力技术：在混凝土结构中使用钢筋加固和预应力技术，能够增加结构的强度和刚度，提高结构的承载能力和抗震性能。
预应力技术可以通过施加预应力，减小结构在荷载下的应力和变形，提高结构的稳定性。
4. 应力分析与优化设计：通过应力分析和优化设计，可以准确评估混凝土结构在承受荷载时的应力和变形情况，避免结构的超载和失稳，确保结构的安全性和可靠性。
5. 加强施工管理：加强混凝土结构施工过程的管理，合理控制施工工艺和施工质量，严格执行设计要求和规范，可以有效提高混凝土结构的力学性能。
2006年3月水 利 学 报SH UI LI X UE BAO 第37卷 第3期收稿日期:2005205224基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50139010)作者简介:闫东明(1978-),男,河南南阳人,博士,研究方向为混凝土材料动态本构。
E 2mail :dmyan @ 文章编号:055929350(2006)0320360205不同初始静态荷载下混凝土动态抗压特性试验研究闫东明,林皋(大连理工大学土木水利学院,辽宁大连 116024)摘要:利用大连理工大学自行研制、改造的大型液压伺服混凝土静动试验系统进行动态压缩试验,研究应变速率以及初始静态荷载对混凝土动态强度和变形特性的影响。
试验结果表明,随着应变速率的增加,混凝土的强度有增加的趋势;初始静态荷载对混凝土的动强度影响明显,随着初始荷载的增加,动强度有降低的趋势;在初始静态荷载较大时,动强度降低的趋势更为明显;动强度随初始静态荷载变化规律接近指数函数。
同时发现,在应变速率发生变化的位置,切线弹性模量也发生改变;在较大初始静态荷载作用时,切线模量的改变尤为显著,值得引起重视。
关键词:初始静态荷载;应变速率;抗压强度;混凝土;试验研究中图分类号:T U502文献标识码:A1 研究背景 大型混凝土结构在其使用过程中不可避免地要受到动态荷载的作用,如大坝受到地震荷载,海上采油平台受到波浪的作用,高层建筑受到风荷载的作用等。
因此,动荷载是混凝土结构设计中应该考虑的一个重要因素。
自1917年Abrams 对混凝土进行压缩试验时发现混凝土抗压强度存在速率敏感性后,许多学者对混凝土材料进行了各种力学性质的动载试验研究。
在近几十年对混凝土材料动力性能的研究中,取得了不少成果。
Bischoff 等[1]总结了荷载速率对混凝土抗压强度影响的研究成果,对比分析了加载速率对混凝土断裂特性的影响,以及对强度、弹性模量、临界应变、泊松比、吸能能力的影响等;Malvar 等[2]总结了荷载速率对混凝土单轴动态抗拉强度影响的研究成果;Bicanic 等[3]在单轴试验成果的基础上建立了动态本构模型;G ran 等[4]采用H opkis on 冲击杆对高强混凝土在较高速率下进行三向应力状态下的动态试验;国内的宋玉普等[5]对有侧压作用下混凝土的动态劈裂特性进行了研究;闫东明等[6,7]研究了环境因素以及循环加载方式对混凝土单轴拉伸特性的影响。
混凝土动态压缩试验技术研究一、研究背景混凝土是一种常用的建筑材料，广泛应用于各种建筑结构中。
在建筑中，混凝土承受着各种不同的力作用，如受拉、受压、受弯等。
因此，对混凝土的力学性能进行研究和测试是非常重要的。
其中，混凝土动态压缩试验是一种重要的试验方法，可以用来研究混凝土在高速冲击或爆炸等动态载荷下的力学性能。
目前，混凝土动态压缩试验已经成为混凝土力学研究的热点之一。
二、研究内容1. 混凝土动态压缩试验的基本原理和方法混凝土动态压缩试验是一种利用高速撞击器对混凝土样本进行冲击的试验方法。
试验时，通过选择合适的冲击器和试样尺寸，将混凝土样本置于冲击器之间，然后施加冲击力使其受到动态压缩载荷。
试验过程中，通过高速摄像机等设备记录混凝土样本的变形和破裂过程，以获取混凝土在动态载荷下的力学性能指标。
2. 混凝土动态压缩试验中的关键技术混凝土动态压缩试验涉及到很多关键技术，如试样的制备、冲击器的选择、冲击波的传播等。
其中，试样的制备是影响试验结果的重要因素之一。
试样制备时应注意保持试样的一致性和准确的尺寸，避免试样质量不均或尺寸偏差过大导致试验结果的误差。
3. 混凝土动态压缩试验中的试验参数混凝土动态压缩试验中，试验参数的选择对试验结果有着重要的影响。
试验参数包括冲击器的质量、速度和形状，试样的尺寸和形状，以及试验环境的温度和湿度等因素。
为了得到准确的试验结果，应根据试验目的和试验条件选择合适的试验参数。
4. 混凝土动态压缩试验的应用混凝土动态压缩试验可以用来研究混凝土在高速冲击或爆炸等动态载荷下的力学性能。
其应用范围广泛，包括建筑结构、防护装备、交通运输工具等领域。
在建筑结构中，混凝土动态压缩试验可以用来研究建筑结构在地震等自然灾害中的抗震性能；在防护装备中，混凝土动态压缩试验可以用来研究防弹材料的性能；在交通运输工具中，混凝土动态压缩试验可以用来研究车辆碰撞安全等问题。
三、研究方法本研究将采用文献调研和实验研究相结合的方法，从理论和实践两个方面进行混凝土动态压缩试验技术的研究。
