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1、混凝土是由水泥砂漿基體與粗集料組成的非均質(zhì)復(fù)合材料。憑借其原材料就地取材方便,成本較低等優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用于各種民用建筑及軍事設(shè)施。這些混凝土結(jié)構(gòu)在其使用過(guò)程中既要承受正常的設(shè)計(jì)荷載,又要承受不同種類快速變化的沖擊和碰撞等動(dòng)荷載。混凝土承受動(dòng)荷載時(shí),表現(xiàn)出不同于承受靜荷載時(shí)的力學(xué)特性,因此,為了更好地設(shè)計(jì)和分析混凝土結(jié)構(gòu),對(duì)混凝土材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)一步研究是很有必要。本文主要內(nèi)容如下:
(1)利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和SHPB對(duì)混凝土和水泥
2、砂漿進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮、動(dòng)態(tài)沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)表明:①混凝土和水泥砂漿的靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變曲線大致可分為以下四個(gè)階段:初始?jí)簩?shí)階段、線彈性階段、非線彈性階段、峰值后破壞階段;②混凝土和水泥砂漿峰值應(yīng)力隨著沖擊速度增大而增大,因此混凝土和水泥砂漿是率敏感材料;并且在同一沖擊速度下,混凝土峰值應(yīng)力比水泥砂漿高,而最大應(yīng)變要比水泥砂漿低;③通過(guò)對(duì)混凝土和水泥砂漿的破壞形態(tài)進(jìn)行分析可知:沖擊速度為5m/s時(shí),混凝土和水泥砂漿保持完整,表面無(wú)明顯裂
3、紋;隨著沖擊速度增大,混凝土和水泥砂漿試件破壞程度越嚴(yán)重,破壞碎塊數(shù)目越多;在同一沖擊速度下,混凝土試件破壞碎塊數(shù)多于水泥砂漿試件。
(2)根據(jù)富勒級(jí)配曲線和Walawen二維轉(zhuǎn)換公式,調(diào)試二維混凝土圓形骨料單級(jí)配隨機(jī)投放程序,對(duì)混凝土的動(dòng)態(tài)破壞過(guò)程進(jìn)行了不同沖擊速度下的數(shù)值模擬研究,分析沖擊速度、試件尺寸、粗骨料大小及分布和粗骨料體積含量對(duì)混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能影響,數(shù)值模擬結(jié)果表明:①隨著沖擊速度增大,混凝土峰值應(yīng)力增大,具有
4、明顯的率效應(yīng);②隨著試件尺寸增大,混凝土峰值應(yīng)力減小,尺寸效應(yīng)顯著;③隨著粗骨料體積含量增大,混凝土峰值應(yīng)力先增大后減小,骨料體積含量為40%時(shí),混凝土峰值應(yīng)力最大;④保持粗骨料最大粒徑不變,隨著粗骨料最小粒徑增大,混凝土峰值應(yīng)力逐漸減小;⑤保持粗骨料最小粒徑不變,隨著粗骨料最大粒徑增大,混凝土峰值應(yīng)力呈現(xiàn)先增大后減小趨勢(shì)。
(3)根據(jù)富勒級(jí)配曲線與Walawen二維轉(zhuǎn)換公式,調(diào)試二維混凝土圓形骨料二級(jí)配隨機(jī)投放程序,對(duì)混凝土
5、的動(dòng)態(tài)破壞過(guò)程進(jìn)行了不同沖擊速度下的數(shù)值模擬研究,分析試件尺寸和粗骨料體積含量對(duì)混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能影響,數(shù)值模擬結(jié)果表明:①隨著試件尺寸增加,混凝土峰值應(yīng)力減小,尺寸效應(yīng)顯著;②保持粗骨料最小粒徑和最大粒徑不變,不斷改變粗骨料中間粒徑,隨著粗骨料中間粒徑增大,沖擊荷載下混凝土峰值應(yīng)力呈現(xiàn)先增大后減小趨勢(shì),當(dāng)粗骨料中間粒徑為15mm時(shí),混凝土峰值應(yīng)力最大。③保持粗骨料最小粒徑5mm和中間粒徑10mm不變,不斷改變粗骨料最大粒徑,隨著粗骨料
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