钢纤维混凝土的静动态力学性能研究

发布时间：2023-03-27 18:20

　　钢纤维混凝土(SFRC)是在普通混凝土中掺入乱相分布的钢纤维而形成的一种高强度水泥基复合材料。其具有抗压强度高、耐久性好、抗冲击性强等优点,从而被广泛应用于军事防护等领域。因此,开展SFRC的静动态力学性能研究,得到其在不同载荷作用下的响应特性,为结构设计和数值模拟提供必要的本构模型和材料参数,具有重要的学术意义和工程价值。本文首先对三种纤维含量的SFRC开展了双面剪切试验和MTS准静态压缩试验,得到了材料的基本力学参数和不同工况下的应力-应变曲线。结合试件破坏形态,对SFRC的抗剪性能和增韧增强机理进行了讨论。在Carreira和Chu对普通混凝土所提本构模型的基础上,通过引入纤维增强项,得到了修正的SFRC准静态本构方程。其次,对SFRC开展了SHPB常温动态压缩试验。采用波形整形技术实现了试件在中高应变率下的恒应变率加载,并得到恒应变率与算数平均应变率之间具有1.35倍的线性转化关系。基于等效应变假定原理,通过引入应变率增强因子、纤维增强因子和Weibull分布形式的损伤演化方程,得到了SFRC的一种含损伤率型动态本构方程。然后,对SFRC开展了200℃和400℃下的高温SHPB...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 混凝土静动态力学性能研究现状
        1.2.1 混凝土准静态力学性能研究简述
        1.2.2 混凝土动态力学性能研究简述
    1.3 混凝土温度效应研究现状
    1.4 混凝土本构模型研究现状
        1.4.1 经验型本构模型
        1.4.2 弹性本构模型
        1.4.3 粘弹性本构模型
        1.4.4 粘塑性本构模型
        1.4.5 含损伤本构模型
    1.5 混凝土数值模拟研究现状
    1.6 本文主要研究内容
2 钢纤维混凝土静态力学性能研究
    2.1 引言
    2.2 钢纤维混凝土试件制备
        2.2.1 原材料
        2.2.2 配合比设计
        2.2.3 试件制备
    2.3 钢纤维混凝土双面剪切试验
        2.3.1 试验装置
        2.3.2 试验方法
        2.3.3 试验结果与分析
    2.4 钢纤维混凝土MTS准静态压缩试验
        2.4.1 试验装置
        2.4.2 试验结果与分析
            2.4.2.1 钢纤维混凝土的增强效应
            2.4.2.2 钢纤维混凝土的增韧效应
    2.5 钢纤维混凝土静力学本构方程的建立
    2.6 本章小结
3 钢纤维混凝土动态力学性能研究
    3.1 引言
    3.2 钢纤维混凝土SHPB试验
        3.2.1 试验装置
        3.2.2 试验原理
        3.2.3 恒应变率加载的实现及应变率的确定
    3.3 试验结果与分析
    3.4 含损伤的率型动态本构方程的建立
    3.5 本章小结
4 钢纤维混凝土温度效应的初步探索
    4.1 引言
    4.2 钢纤维混凝土SHPB高温试验
        4.2.1 试件制备
        4.2.2 试验装置
    4.3 试验结果与分析
    4.4 本章小结
5 钢纤维混凝土在冲击作用下的数值模拟研究
    5.1 引言
    5.2 无网格光滑粒子法
        5.2.1 函数的核估计
        5.2.2 函数导数的核估计
        5.2.3 粒子近似
        5.2.4 连续介质力学守恒方程组的SPH离散
        5.2.5 时间步长
        5.2.6 本构关系的嵌入
        5.2.7 计算流程
    5.3 钢纤维混凝土相关试验的SPH数值模拟
        5.3.1 混凝土的平板撞击试验
        5.3.2 普通混凝土平板撞击试验的SPH数值模拟
        5.3.3 钢纤维混凝土SHPB试验的SPH数值模拟
    5.4 本章小结
6 全文总结和展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3772627