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常温下混凝土材料表态及动态力学性能测试方法的研究

曲嘉  
【摘要】:混凝土是一种广泛应用于各种军用和民用的建筑结构物常见的工程复合材料,混凝上的静态性能并不能用来预测混凝土受到与动荷载有关的高应变率时的变化情况。利用普通的静载试验仪器不能产生较高的加载速率,因而就需要一种专门的试验设备。本文利用万能材料实验机和霍普金森压杆实验装置,建立了一套测定混凝土材料动态平面应变断裂韧性的较为简单的实验方法。 首先,通过不同应变率下混凝土材料的压缩实验,确定混凝土材料确为率敏感材料。并且在准静态载荷下采用Instron4505万能材料实验机和静态电阻应变仪测定混凝土材料破坏极限前的弹性模量,并假设混凝土材料的弹性模量不随应变率变化而变化。在进行冲击压缩实验时采用波形整形器调整入射脉冲,从而使得试件内的应力梯度不致过大,取得了较好的效果。 然后,分别在Instron4505万能材料实验机和37mm霍普金森压杆装置上进行三点弯曲实验,应用实验-数值法,通过有限元软件Ansys建立了三维立体模型进行瞬态分析,利用裂纹张开位移确定混凝土材料的应力强度因子-时间响应曲线。在试件表面裂纹尖端附近粘贴应变片,测定试件起裂时间,由此确定材料的动态平面应变断裂韧性K_(Id),并与静态平面应变断裂韧性K_(Ic)比较,可以看出混凝土材料的在动态载荷的作用下更易断裂。 本文建立的测试方法能够给工程设计或定向拆除爆破提供一些帮助和参考,对混凝土动态测试方法后续完善和补充工作具有较大的实际意义。


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