超高韧性水泥基复合材料的应力波传播和层裂性能研究

发布时间：2023-05-09 18:32

　　在高速冲击荷载下,由于应力波的传播和反射叠加,将在结构构件中形成拉应力区,导致结构材料在加载面的背面发生动态拉伸破坏,即层裂。水泥基材料抗拉强度低于其抗压强度,更易发生层裂。超高韧性水泥基复合材料UHTCC(Ultra High Toughness Cementitious Composites)在静态荷载下表现出了优异的拉伸性能,但其在高速动态荷载下的拉伸性能尚不明确。因此,研究UHTCC的层裂性能可以增进对UHTCC动态拉伸性能的了解,同时也为UHTCC材料在高速冲击荷载下的应用提供试验支撑。利用改装的φ80 mm Hopkinson杆试验装置,研究了 UHTCC中应力波的传播特性和材料的层裂性能,并通过扫描电镜技术分析了 UHTCC层裂表现的微观机理。主要工作和成果如下:(1)利用改装的Hopkinson杆试验装置研究了 UHTCC中应力波的传播规律,并对试验方法和数据处理做了讨论。利用实测波形计算了 UHTCC中的应力波波速,为3.060 km/s。试验发现UHTCC中应力波峰值衰减显著,通过指数拟合得到UHTCC中应力波的衰减系数在1.976m1-3.221 m-1之间。探讨...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 层裂试验技术和层裂试验原理
        1.2.1 水泥基材料动态拉伸试验技术简介
        1.2.2 层裂试验相关原理
        1.2.3 层裂试验技术的发展
    1.3 水泥基材料层裂试验和应力波传播研究进展
        1.3.1 混凝土层裂试验研究进展
        1.3.2 新型水泥基材料的层裂试验研究进展
        1.3.3 水泥基材料中应力波传播研究
    1.4 UHTCC材料动态力学性能的研究进展
        1.4.1 UHTCC的动态压缩性能研究
        1.4.2 UHTCC的动态拉伸性能研究
        1.4.3 UHTCC的其他动态试验研究
    1.5 本文研究目的和内容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 本文研究内容
第2章 UHTCC中应力波的传播试验研究
    2.1 引言
    2.2 试验概况
        2.2.1 试件制备
        2.2.2 试验装置
        2.2.3 试验过程
    2.3 试验结果及分析
        2.3.1 加载波形一致性验证
        2.3.2 UHTCC中的实测波形图
        2.3.3 UHTCC中的应力波波速
        2.3.4 UHTCC中的应力波峰值衰减
        2.3.5 UHTCC在高应变率下的粘弹性本构参数
    2.4 本章小结
第3章 UHTCC的层裂试验研究
    3.1 引言
    3.2 UHTCC准静态力学性能试验
        3.2.1 UHTCC立方体抗压强度
        3.2.2 UHTCC劈裂抗拉强度
    3.3 层裂试验概况
        3.3.1 试件制备
        3.3.2 试验装置
        3.3.3 试验过程
    3.4 试验结果及分析
        3.4.1 UHTCC层裂破坏特征
        3.4.2 UHTCC层裂破坏过程
        3.4.3 UHTCC动态弹性模量
        3.4.4 UHTCC层裂强度
        3.4.5 UHTCC层裂强度的率效应
    3.5 本章小结
第4章 UHTCC层裂性能的微观分析
    4.1 引言
    4.2 试验概况
    4.3 试验结果及分析
        4.3.1 层裂断面微观状态
        4.3.2 钢纤维和PVA纤维破坏模式
        4.3.3 PVA纤维的碾压破坏与组合破坏成因
        4.3.4 率效应的微观分析
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 本文主要结论
    5.2 工作展望
参考文献
作者简历
硕士期间科研成果



本文编号：3812167