再生混凝土在霍普金森压杆实验中的动态力学特性研究

发布时间：2020-08-07 23:40

【摘要】：土建行业的快速发展造成了极大的建筑垃圾遗留,由于缺乏回收利用导致严重的环境污染和资源浪费。为了实现建筑垃圾的合理化循环使用,本文将废弃混凝土进行处理并提选出再生粗骨料,重新加工配制成再生混凝土。且近年来建筑物爆炸事故时有发生,混凝土结构受到冲击作用后容易发生变形甚至整体破坏垮塌,由此将引发各种不可估量的损失。因此有必要对冲击作用下再生混凝土的动态力学特性进行研究,以验证其在工程实践中的应用价值。本文使用试验分析结合数值模拟的研究方案,应用西安科技大学岩石动力学实验室杆径为50 mm的SHPB装置进行了 C30和C40两种强度等级的再生混凝土与普通混凝土的冲击动态力学性能试验,并用ANSYS/LS-DYNA软件对混凝土的动态冲击过程进行模拟。研究的主要内容和得到的结论如下:(1)对C40强度等级的普通混凝土与再生混凝土的抗压强度和破坏形态进行试验研究,由实验结果发现两种混凝土的破坏形式相似,再生混凝土的静态抗压强度稍低,二者主要破坏形式都是水泥砂浆发生损伤破坏。(2)在0.1～0.5 MPa冲击气压作用下进行了 C30和C40两种强度等级的再生混凝土的动态力学性能试验,发现不同强度等级下再生混凝土的动态抗压强度曲线、应力应变关系和波形图变化趋势基本一致。动态抗压强度随着冲击气压的增大而逐渐增大,动弹性模量呈逐渐递减趋势,强度越高动态抗压强度越大,动弹性模量也越大,波形振荡则越小。(3)进行了与再生混凝土相同强度和冲击气压作用下普通混凝土的动态特性对比试验,发现普通混凝土的动态抗压强度曲线、应力应变关系曲线、波形图趋势与再生混凝土基本一致。但同种强度下普通混凝土的动态抗压强度略高,动弹性模量也略大,波形振荡更小。(4)用ANSYS/LS-DYNA软件对C40强度下两种混凝土的动态冲击过程进行完整模拟,发现模拟得到的混凝土应力波形图、应力应变关系曲线以及破坏过程与试验结果基本吻合。即相同强度和冲击作用下,再生混凝土受破坏程度更重,应力峰值略小,弹性模量也稍小。从而进一步验证了实验结果的可靠性。(5)综合对比分析两种混凝土的动态力学性能试验结果,结合数值模拟结果发现,在强度要求较低的情况下,再生混凝土基本可以替代普通混凝土投入工程应用中。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528
【图文】：

有限元模型

图模型网格划分数值模拟结果与分析分别选取了、及作为子弹冲击速度模拟了的冲击过程，采用后处理软件得到了试件冲击过程及各个模型对应的波形图。试件冲击方向如图有限元模型中从左向右，沿速度方向在入射杆和透射杆上选取两个不同单元记录模拟得到的应力应变与时间的关系曲线，重新计算后可得到单元处和混凝土的应力

【参考文献】