沙漠砂混凝土動態(tài)力學(xué)性能數(shù)值模擬研究.pdf

1、混凝土憑借其成本低、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域，在實(shí)際使用過程中，混凝土除了要承受必要的設(shè)計荷載，還會承受各種急劇變化動荷載。砂是混凝土必不可少的成分之一，但現(xiàn)存中砂資源無論從質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)還是儲量上都不能滿足當(dāng)代建設(shè)需求。我國西部地區(qū)沙漠砂充足，倘若能在混凝土中應(yīng)用這些沙漠砂，既解決了天然細(xì)骨料日漸匱乏難題，也緩解了生態(tài)惡化近況，沙漠砂混凝土的研發(fā)對經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境改善具有重要實(shí)用意義。本文在實(shí)驗基礎(chǔ)上，從細(xì)觀層次出發(fā)，對沙漠砂混凝

2、土動態(tài)力學(xué)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)利用SHPB裝置進(jìn)行沙漠砂替代率不同沙漠砂混凝土動態(tài)沖擊壓縮實(shí)驗，試驗表明:①沙漠砂混凝土峰值應(yīng)力隨沙漠砂替代率增大逐漸減小;②沙漠砂混凝土峰值應(yīng)力隨應(yīng)變率增大逐漸增大，表現(xiàn)出明顯率效應(yīng);③隨應(yīng)變率增大，沙漠砂混凝土試件破壞程度加重，碎塊數(shù)目增多，體積減小。
　　(2)將沙漠砂混凝土看做粗骨料和砂漿組成非均質(zhì)復(fù)合材料，建立隨機(jī)骨料模型，借助Fuller級配

3、曲線和瓦拉文二維轉(zhuǎn)換公式計算骨料顆粒數(shù)，利用ANSYS自帶APDL語言編寫二維圓形粗骨料隨機(jī)分布程序，對沙漠砂混凝土動態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行數(shù)值模擬研究，分析沖擊速度、粗骨料體積含量、試件尺寸和粗骨料粒徑對沙漠砂混凝土動態(tài)特性影響，數(shù)值模擬表明:①沙漠砂混凝土峰值應(yīng)力隨沖擊速度增大逐漸增大，具有明顯率效應(yīng);②沙漠砂混凝土峰值應(yīng)力隨試件尺寸增大逐漸減小，具有顯著尺寸效應(yīng);③沙漠砂混凝土峰值應(yīng)力隨粗骨料體積含量增大呈先增大后減小趨勢，當(dāng)粗骨料體積含

4、量40％時沙漠砂混凝土峰值應(yīng)力達(dá)到最大;④保持粗骨料最大粒徑25mm不變，沙漠砂混凝土峰值應(yīng)力隨著粗骨料最小粒徑增大逐漸減小;⑤保持粗骨料最小粒徑5mm不變，沙漠砂混凝土峰值應(yīng)力隨粗骨料最大粒徑增大呈現(xiàn)先增大后減小趨勢，粗骨料顆粒最大粒徑20mm時沙漠砂混凝土峰值應(yīng)力達(dá)到最大。
　　(3)對沙漠砂替代率不同沙漠砂混凝土動態(tài)破壞過程進(jìn)行數(shù)值模擬，分析沙漠砂替代率對沙漠砂混凝土峰值應(yīng)力影響規(guī)律，結(jié)果表明:隨著沙漠砂替代率增加，沙漠砂混