混凝土類材料霍普金森試驗(yàn)中慣性效應(yīng)研究.pdf

1、混凝土類材料結(jié)構(gòu)，除需滿足設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的靜態(tài)承載之外，在工況中難免也會(huì)遭受由偶然因素帶來(lái)的沖擊載荷。慣性效應(yīng)與真應(yīng)變率效應(yīng)是在研究混凝土類材料中高應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能時(shí)應(yīng)主要考慮的兩種動(dòng)態(tài)力學(xué)效應(yīng)?；炷令惒牧系恼鎽?yīng)變率效應(yīng)屬于材料的真實(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，是動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中所真正關(guān)心的內(nèi)容。然而，在試驗(yàn)中確定混凝土類材料真實(shí)動(dòng)態(tài)力學(xué)特性的前提是需對(duì)慣性效應(yīng)有足夠的認(rèn)識(shí)。
　　結(jié)合現(xiàn)有研究，本文主要針對(duì)混凝土類材料動(dòng)態(tài)壓縮與動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)中的

2、慣性效應(yīng)進(jìn)行深入分析，包括以下幾個(gè)方面：
　　(1)混凝土動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)中慣性效應(yīng)的機(jī)理及其影響因素研究。目前，大量研究結(jié)果表明慣性效應(yīng)是混凝土類材料動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)中引起測(cè)量的動(dòng)態(tài)壓縮強(qiáng)度高于真實(shí)動(dòng)態(tài)壓縮強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。借助數(shù)值分析手段，探討混凝土動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)中慣性效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)理及其影響因素。在慣性效應(yīng)理論公式的驗(yàn)證中，發(fā)現(xiàn)已有的公式并不適用于混凝土動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)。此外，對(duì)混凝土SHPB(分離式霍普金森壓桿)試驗(yàn)中的其他慣性效應(yīng)機(jī)理解釋也

3、展開(kāi)了進(jìn)一步的驗(yàn)證，并對(duì)其機(jī)理中涉及的影響因素也進(jìn)行了分析。
　　(2)混凝土動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)中慣性效應(yīng)的分析。研究者們目前對(duì)于慣性效應(yīng)在混凝土動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)中的影響持不同觀點(diǎn)，尚無(wú)定論。基于此，本文系統(tǒng)地開(kāi)展三種混凝土動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)（動(dòng)態(tài)直接拉伸、劈裂和層裂），并以試驗(yàn)為模型進(jìn)行數(shù)值模擬分析。最后，通過(guò)泊松效應(yīng)與慣性誘導(dǎo)的徑向約束，對(duì)慣性效應(yīng)在混凝土動(dòng)態(tài)壓縮與拉伸試驗(yàn)的不同影響現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。
　　(3)空心試樣的數(shù)值分析。通過(guò)不

4、同內(nèi)徑試樣結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)不同內(nèi)徑空心試樣的峰值應(yīng)力隨加載的變化趨勢(shì)基本吻合，說(shuō)明慣性效應(yīng)在動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)中的影響不大。
　　(4)混凝土類材料的靜態(tài)拉伸試驗(yàn)研究。相對(duì)其他材料而言，混凝土類材料的直接拉伸的有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)較少，尤其是水泥砂漿材料的直接拉伸數(shù)據(jù)就更少。而研究慣性效應(yīng)在動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)中影響所需空心試樣宜選不含粗骨料(石子)的素混凝土（水泥砂漿）。此外，靜態(tài)拉伸試驗(yàn)是進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的基礎(chǔ)。因此，本文對(duì)水泥砂漿試樣分別進(jìn)行了劈裂試驗(yàn)

5、與啞鈴型試樣設(shè)計(jì)，為今后水泥砂漿試樣靜態(tài)拉伸參數(shù)的獲得提供了有效途徑。
　　(5)混凝土類材料啞鈴型試樣的動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)數(shù)值分析?；炷令惒牧蟿?dòng)態(tài)直接拉伸試驗(yàn)成功概率不高。因此，本文設(shè)計(jì)了幾組啞鈴型試樣展開(kāi)數(shù)值模擬分析，尋找最優(yōu)的啞鈴型試樣形式。并通過(guò)模型中不同的啞鈴型試樣比較，引入慣性效應(yīng)變量來(lái)分析慣性效應(yīng)對(duì)混凝土類材料動(dòng)態(tài)拉伸結(jié)果的影響。在研究試樣啞鈴型最優(yōu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，針對(duì)慣性效應(yīng)在混凝土類材料動(dòng)態(tài)直接拉伸強(qiáng)度中的影響進(jìn)行深入分