高性能混凝土的SHPB测试技术

本文分析讨论有关高性能混凝土的SHPB测试技术问题,得出在SHPB装置上预留间隙可以提高应力应变曲线准确性的结论。     

聚丙烯纤维混凝土SHPB试验研究

采用变截面大尺寸的Hopkinson压杆对素混凝土与聚丙烯纤维混凝土试件进行了冲击压缩(split-hopkinsonbe,SHPB)试验,得到了不同应变率下的聚丙烯纤维混凝土动态压缩强度及应力-应变全过程曲线,证实了聚丙烯纤维混凝土材料的应变速率敏感性,结果对于计算聚丙烯纤维混凝土在高速冲击及爆炸条件下的响应很有意义.     

混凝土SHPB束杆试验的数值模拟

利用Ansys/Ls-dyna有限元软件对混凝土SHPB束杆试验进行了数值模拟研究.获得了砂浆混凝土的部分HJC本构模型参数,在此基础上模拟了试验过程中的应力波信号、试件的应力应变曲线和破坏形貌变化过程,模拟结果与实测结果有良好的吻合性.研究表明,获得的HJC模型参数是可信的,并分析了模拟冲击过程中试件内部应力、应变和破坏形貌的变化.     

混凝土HJC动态本构模型的研究

文章运用显式非线性动力分析软件LS-DYNA,选用HJC动态本构模型对混凝土SHPB试验进行了一系列的数值模拟,对HJC动态本构模型的理论框架以及材料参数的力学特点进行了探讨和研究.研究表明,HJC动态损伤本构模型服从塑性形变理论,但静水压力的影响不能忽略.HJC模型反映了混凝土材料横向效应导致的非力学行为的增强效应,但其大小与材料的失效方式和失效应变数值相关,不能简单地将混凝土材料的应变率效应解释为完全的横向效应.     

基于Hopkinson杆技术的混凝土动态压缩性能研究

采用分离式Hopkinson压杆对混凝土试件(D=74mm)进行了动态压缩试验,得到了不同应变率下的混凝土动态抗压强度,研究了它的率敏感性,并得到了相应的临界应变率。结果表明:随着试件中应变率的增大,混凝土的动态抗压强度相应有不同比例的增加;同时在试验的基础上,分析了应变率对混凝土抗压强度的影响。抗压强度在相应的应变率超过一定值后会有一个较大比例的增加,抗压强度的临界应变率大约是40s-1。     

提高大直径SHPB装置试验精度的方法

在混凝土材料的Hopkinson杆试验中，为保证试件材料的均匀性，必须采用大杆径的Hopkinson装置。然而，大杆带来的弥散问题以及混凝土试件的平整度与脆性导致的试件应力不均匀问题，大大降低了混凝土SHPB实验的精度，同时也限制了其实验应变率的提高。采用在入射杆贴软胶布减少弥散，以及使用万向头来消除试件的应力不均匀，是两个有效的试验改进方法，从试验看测的波形看，这将有助于实验精度的提高。     

SHPB实验及其在合金材料中的应用研究

钛、铝合金材料在航空航天等工程领域中得到了广泛应用,对其动态冲击力学性能的研究需借助分离式Hopkinson压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验完成。比较并分析了SHPB实验装置及其在该两种合金材料研究上的应用,研究了影响SHPB实验结果的因素,如弥散效应、均匀性问题、惯性效应及端面摩擦效应等。通过对钛合金、铝合金材料冲击动态力学性能及其本构模型进行研究发现:钛合金和铝合金材料的流动应力和屈服强度往往会随着应变率的升高而升高,随温度的升高而降低。对钛合金和铝合金材料的冲击动态力学性能进行了比较,Johnson-Cook本构模型可以合理描述两种材料的冲击动态力学行为。     

CFRP加固高强混凝土的本构模型研究

利用主动侧限混凝土柱的轴向压缩本构模型,结合多轴应力下的混凝土破坏准则,建立了CFRP加固高强混凝土的轴向压缩本构关系,并与CFRP加固高强混凝土柱的轴心受压试验结果进行对比分析.结果表明:采用理论模型计算的碳纤维布约束高强混凝土的应力-应变曲线与试验曲线吻合较好.     

混凝土单轴受压全过程变异性试验研究

为了研究混凝土在单轴受压作用下的全过程受力特征,通过对强度等级为C30~C60的60个混凝土棱柱体试件进行单轴受压应力-应变全曲线试验,得到了单轴受压作用下混凝土峰值强度、峰值应变、弹性模量和应力-应变全曲线的统计特征.根据混凝土结构设计规范(GB50010—2010)中的混凝土峰值强度变异系数,利用概率密度演化方法,获得了混凝土应力均值曲线和应力标准差曲线.通过与试验结果进行对比,认为仅用峰值强度的变异系数不足以描述混凝土应力-应变全过程的随机性,建议给出标准差曲线.     

变形钢筋与高强轻骨料混凝土的黏结-滑移性能

研究变形钢筋与轻骨料混凝土间的黏结-滑移性能,完成了9组中心拉拔试验,分析了轻骨料混凝土强度、锚固长度、粗骨料类型及钢筋的直径对黏结应力的影响.结合试验结果,采用厚壁模型,给出了轻骨料混凝土黏结强度的解析解,并建立了钢筋与轻骨料混凝土间的黏结应力-滑移曲线本构模型.结果表明:轻骨料混凝土的黏结-滑移性能主要受砂浆强度影响,使得该类混凝土与变形钢筋间的黏结应力优于普通混凝土;黏结强度随着轻骨料混凝土的强度提高而增加,随着黏结长度的降低而增加;本文提出的本构模型能够较为准确地预测试验曲线.     

高掺量聚丙烯纤维混凝土动力特性的SHPB试验

为了研究高掺量聚丙烯纤维混凝土的动力特性,采用直径为74mm变截面Hopkinson压杆,对8组64块聚丙烯纤维混凝土试件进行了冲击压缩试验,得到了不同应变率范围下混凝土的动态抗压强度及应力-应变曲线,并给出了聚丙烯纤维混凝土动态抗压强度与应变率、纤维体积掺量以及静压强度之间的关系。分析认为,在10^1～10^2s^-1应变速率,聚丙烯纤维混凝土的动态强度提高比值与素混凝土基本一致。     

GA混凝土高温粘弹变形的非线性本构模型

采用改进的Burgers模型推导出GA混凝土高温变形性能的粘弹性本构模型,并通过动态贯入度试验(DPT)回归改进的Burgers模型参数及其验证模型的适用性和可靠性.研究结果表明,该模型从本质上揭示模型参数和试验参数对GA高温变形的影响规律,可以有效地预测GA高温条件下永久变形的变化规律;采用DPT能较准确地反映GA混凝土在车辆荷载作用下的实际受力状况,较现有的评价方法有实质性改进;通过在50℃和60℃条件下的DPT试验可知,GA混凝土的高温变形性能对加载时间、温度较敏感,随着荷载作用时间延长和外界环境温度的升高,其变形速率和永久变形量也随着增大.     

高强钢骨混凝土柱的抗剪承载力计算

根据11根高强钢骨混凝土短柱的试验结果,分析了同时承受剪力、轴向压力和弯矩的高强钢骨混凝土柱的抗剪承载力及型钢构件的极限承载力·根据试验及相关资料,分别对钢骨混凝土柱的不同破坏模式、传力机理及剪切强度进行了分析,并利用实测数据回归建立了高强钢骨混凝土柱的抗剪承载力计算公式·试验结果表明该公式具有较高的精度,建议采用·     

混凝土材料的SHPB实验技术研究

为提高混凝土材料的SHPB实验结果的精度和可比性,结合混凝土的实验过程,对波导杆的弥散效应、试件内应力应变均匀性和试件的径向惯性效应进行了研究。研究结果表明:一维应力波假定和均匀性假定基本满足,混凝土试件是否有足够时间使应力应变达到均匀,取决于混凝土试件的最大应变值和应变率;实验中采用脉冲整形技术和恒应变率实验技术,并选用三波公式处理实验数据,可以增大混凝土的有效承载时间,减小试件惯性效应对实验结果的影响;当应变率接近或大于104时,需要考虑试件的径向惯性效应。     

纤维沥青混凝土动力性能试验研究

采用变截面分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB),对普通沥青混凝土、玻璃纤维沥青混凝土、木质素纤维沥青混凝土和3个掺量的聚酯纤维沥青混凝土进行了3种应变率的冲击压缩试验研究.试验结果与分析表明,沥青混凝土具有应变率增强效应,其动力抗压强度及韧性指标随着应变率的增大而增大;但是,纤维沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标增长率随应变率提高有递减趋势;纤维含量对沥青混凝土在动力条件下的动力行为有显著影响,聚酯纤维掺量为0.25%的沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标最优;3种纤维都可以增加材料的动力抗压强度及韧性指标,聚酯纤维增强沥青混凝土抗压强度最佳,木质素纤维次之,玻璃纤维最差;聚酯纤维提高沥青混凝土韧性指标最佳,玻璃纤维次之,木质素纤维最差.     

高强混凝土空心砌块砌体的性能

对84个高强混凝土空心砌块砌体的受压性能进行了试验研究·发现采用砌块强度≥MU15,砂浆强度≥M10的砌体试件进行受压试验,利用砌体结构设计规范中的相关公式计算高强混凝土砌块砌体的抗压强度偏高,弹性模量偏小,不安全·说明规范公式已不适用于高强混凝土砌块砌体力学指标的计算·为此提出了计算高强混凝土砌块砌体力学性能指标的建议公式,经试验验证,计算值与试验结果符合得较好,且偏于安全·     

橡胶粉改性高强混凝土高温前后性能研究

通过实验研究橡胶改性高强混凝土高温处理前后的性能。橡胶粉来源于废旧橡胶轮胎，有40目（420μm）、60目（250μm）和80目（178μm）三个不同粒径的精细橡胶粉，研究废旧橡胶粉对高强混凝土材料的抗压强度的影响。并对研配成功的试件进行了高温实验，利用外表面观察法、残余强度方法，对比研究了高强混凝土与橡胶粉改性高强混凝土高温作用后的性能变化。研究表明，常温下高强混凝土抗压强度随着橡胶粉掺量的增加而下降，当橡胶粉外掺量小于10．8kg／m^3时，其抗压强度损失低于10％；高温时低用量的40目橡胶粉能抑制高强混凝土的爆裂行为；高温作用后橡胶粉混凝土的强度有一定的增长。