冲击荷载下钢纤维混凝土的细观数值研究

针对不同钢纤维体积率的钢纤维混凝土(SFRC)建立了包含骨料、砂浆、界面过渡区(ITZ)和钢纤维的细观数值模型,并通过模拟分离式霍普金森压杆(SHPB)试验分析钢纤维混凝土在不同钢纤维体积率下微裂纹的萌生、扩展直到贯通的全过程.模拟研究发现:钢纤维加入后延迟了混凝土试件的破坏,同时增加了试件的延展性和韧性.     

冲击荷载作用下含黏结界面混凝土破坏特征与应力应变分析

为研究冲击荷载下板式无砟轨道结构蒸养混凝土与自密实混凝土层间界面的破坏行为,利用分离式霍普金森杆(SHPB)对含黏结界面混凝土进行冲击试验,并就其破坏特征和应力应变全曲线特性以及损伤本构方程进行探讨.结果表明：含黏结界面混凝土在动态冲击荷载作用下存在界面脱黏分离和整体破碎两种失效模式.界面脱黏分离失效模式下,随着应变率的增加,含黏结界面混凝土的动态抗压强度、强度动态提高因子(DIF)、峰值应变、冲击韧性均增加,具有明显的应变率敏感性;整体破碎失效模式下,界面脱黏变形和破碎变形同时存在,随着应变率的增加,裂纹向界面区域累积、拓展,界面起到了能量缓冲的作用,此时含黏结界面混凝土动态抗压强度、DIF基本不变,而峰值应变和冲击韧性增加.所建立的基于Weibull分布的本构模型与试验结果吻合较好,尤其对峰前应力应变曲线有很好的匹配性.     

聚丙烯纤维增强轻骨料混凝土SHPB试验

为研究聚丙烯短纤维增强轻骨料混凝土的动力特性,采用大尺寸SHPB(split Hopkinson pressurebar)装置,对聚丙烯短纤维增强轻骨料混凝土进行了冲击试验,得到了60～110 S-1应变速率下的应力—应变曲线和破坏现象.分析了该材料力学性能指标与应变速率的关系,对其静力与动力状态下的性能作了比较.试验结果表明,聚丙烯短纤维增强轻骨料混凝土是良好的抗冲击材料.     

RPC材料冲击加载下的横向惯性和应变率效应

对3种钢纤维含量活性粉末混凝土(RPC)的冲击压缩性能进行了实验研究和数值模拟.为消除SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar)冲击实验中的高频弥散和实现近似恒应变率加载,实验过程中采用了波形整形技术.考虑到RPC材料具有静水压力效应,其冲击加载下动态强度的提高实际是应变率效应和横向惯性造成的静水压力效应共同作用的结果.为了将二者加以区分,采用数值模拟结合静态围压实验确定材料的横向惯性效应,在此基础上,RPC材料的真实应变率效应被实验确定.     

地质聚合物混凝土动态劈裂拉伸破坏的吸能特性

以矿渣、粉煤灰为原材料,以NaOH(NH)、Na2CO3(NC)为碱激发剂,制备了C30高流态地质聚合物混凝土GC,并采用经波形整形技术改进后的Φ100 mm SHPB试验装置开展了GC的动态劈裂拉伸试验,从入射能量平均变化率、能量的吸收、动态破坏形态间的内在关系入手分析了GC的吸能特性。结果表明:GC的入射波、反射波和透射波能量及吸收的能量随入射能量平均变化率的增加而增大,但增大速率逐渐变缓,总体规律可用二次多项式关系来表示;随着入射能量平均变化率的增加,试件的破坏程度也越加严重,加载端的类似三角形的粉碎性区域的面积也越大,且试样与入射杆接触端面的粉碎区域要大于与透射杆接触端面的粉碎区域;GC与普通硅酸盐水泥混凝土OPCC均存在入射能量变化率效应,但OPCC吸收的能量的增大速率随入射能量平均变化率的增加几乎保持不变,总体规律可由线性关系来表示。     

冻融循环作用下普通混凝土断裂能试验

为了研究冻融循环对普通混凝土断裂性能的影响,依据相关规范进行混凝土快速冻融循环试验,对4组C20普通混凝土进行了冻融次数分别为0次,10次,20次和30次的试件的断裂能测试.试验结果表明,随着冻融循环次数的增加,混凝土断裂能呈逐渐下降趋势,断裂能损失与相对动弹模损失率的变化规律基本一致.这说明断裂能也可作为衡量混凝土冻融损伤的一个重要指标.     

基于分形理论研究RTSF混凝土冲击压缩性能

为了研究回收轮胎钢纤维(RTSF)混凝土的冲击压缩性能,利用分离式霍普金森压杆对普通混凝土(F0)、工业钢纤维(ISF)混凝土和RTSF混凝土进行冲击压缩试验,统计冲击破坏后的碎块数量并计算分形维数.结果表明:RTSF混凝土冲击破坏形态分为三种类型,即周边张应变破坏、留芯破坏和整体破坏;应变率在55~125s^-1左右时,不同掺量RTSF混凝土的分形维数范围为1.33~2.25;分形维数随RTSF掺量增加出现先减小后增大的趋势,RTSF 0.75混凝土分形维数最小;不同掺量的RTSF混凝土的分形维数随应变率增加而增大;不同应变率下RTSF混凝土的动态抗压强度及断裂能均随分形维数的增加而增大;ISF 1.00的分形维数、动态抗压强度和断裂能均介于RTSF0.75和RTSF1.00之间,RTSF 0.75比ISF 1.00(纤维长度为35mm,长径比为65)能更有效提高混凝土的冲击压缩性能.     

煤矿砂岩SHPB动态压缩力学性能试验与分析

为研究煤矿砂岩冲击载荷作用下的动态力学特性,利用分离式Hopkinson压杆对皖北矿区祁东煤矿的砂岩试件进行冲击压缩试验,得到了试件应变率变化时程曲线和动态应力-应变曲线。试验结果表明:采用3种冲击气压加载,入射波形均近似为梯形波;试件应变率随冲击气压提高而增大,应变率曲线中有一段近似恒应变率平台,可实现恒应变率加载;试件动态破坏形态在低应变率下为径向外围剥落式拉伸破坏模式,在高应变率下则为颗粒状粉碎破坏模式。随应变率增加,碎块尺寸减小且碎块数量增加,具有明显的应变率效应;试件动态抗压强度与平均应变率近似乘幂关系,显示出较强的相关性。     

脱空钢管混凝土短柱偏心受压破坏形态试验研究

对脱空率为0～1.24%、外径为168 mm、壁厚为5 mm、长为500 mm、内填C50混凝土的钢管混凝土短柱进行偏心受压试验.试验结果表明:短柱承载能力和破坏形态与脱空率和加载位置密切相关,脱空率越大,短柱承载能力下降越多、偏心侧的挠度越大;在脱空侧偏心加载时,脱空侧钢管出现凹陷,如脱空率较小,脱空钢管凹陷至混凝土断面,钢管壁局部凹陷使构件产生缺陷,导致构件承载能力降低;若脱空率较大,脱空钢管未凹陷至混凝土断面,构件因脱空处的混凝土破坏而整体承载能力下降;在非脱空侧偏心加载时,则未观测到脱空侧钢管凹陷.研究成果可为相关工程设计提供参考.     

复合橡胶的吸能特性研究

对尼龙、涤纶等4种复合橡胶材料进行了SPHB实验和吸能特性的分析,通过数据比较得知涤纶橡胶的吸能性相对较好。     

冲击加载对爆电换能器电输出特性的影响

为阐明自供能装置中以压电陶瓷为核心装置的动态响应特征,通过模拟自供能技术中爆电换能器冲击压电陶瓷的真实工况,揭示了冲击应力对压电陶瓷电输出特性的影响.利用霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)作为冲击装置,通过改变子弹的冲击速度进行冲击PZT-5压电陶瓷实验.同时利用有限元分...     

聚脲弹性体复合结构抗弹道冲击性能试验

采用7.62 mm口径弹道枪装置,对聚脲弹性体和硬铝合金板组成的涂层和三明治两种复合结构进行300~450 m/s速度范围的冲击试验,并分别从聚脲层和复合结构整体的单位面密度动能耗散、结构破坏模式和耗能机制等方面上进行了研究分析.从单位面密度动能耗散的角度分析,层状涂覆结构具有最优的抗爆性能,单一铝板次之,夹层结构表现最差;结构破坏方面,复合结构中聚脲层的存在会使铝板中的弹道在出口一侧出现收缩现象,会减小铝板的变形区域;聚脲层作为背板时可一定程度上减少铝屑飞溅,防止二次毁伤.     

半刚性护栏的静载实验及能量吸收特性

通过对半刚性护栏（W形截面）缩比试件在两种支座情况下进行一次加载和多次加卸载的三点弯曲试验，分析了半刚性护拦结构的弯曲变形特点，计算了试件在各加卸载阶段的变形能，并与加载头在相应阶段中施加的能量作比较，从而考察了在各类变形在加载过程中对能量吸收的贡献。     

多轴向经编增强复合材料低速冲击下能量吸收特性的研究

从多轴向经编增强结构本身的特点出发，利用我们自己建立的一套落锤冲击试验装置，对玻璃纤维/DTY多轴向经编增强玻璃纤维/环氧树脂复合材料板进行了低速低能量的冲击试验研究。通过传感器技术及其相应的信号处理装置记录落锤冲击试验过程中速度随时间变化曲线，直接计算冲击动能和材料所吸收的冲击能量，通过数学处理得到各种冲击试样的能量吸收系数，对多轴向经编结构复合材料的冲击失效过程和影响能量吸收特性的因素进行试验研究和分析。     

复合推进剂粉尘最小点火能的实验研究

为研究复合推进剂在高压水射流冲击作用下的点火机理,采用哈特曼管粉尘爆炸设备,测试了典型复合推进剂粉尘的最小点火能,分析了成分、温度、湿度对最小点火能的影响.实验结果表明,湿度增加,粉尘体系最小点火能升高;温度增加,粉尘体系最小点火能降低;二茂铁含量对粉尘体系的最小点火能影响最为明显.     

低碳钢和不锈钢圆管轴向冲击碰撞吸能特性研究

针对金属圆管的吸能设计，通过落锤试验和动力显式有限元法对低碳钢和不锈钢圆管的碰撞吸能特性进行了研究。研究发现：轴向冲击下圆管的失效模式分为轴对称模式、过渡模式和非轴对称模式，初始几何缺陷的随机性是产生不同失效模式的原因之一。给出了平均碰撞力的设计公式，最后探讨了采用铝基蜂窝状填充材料对圆管耐撞强度的影响。     

针织结构增强材料能量吸收特性的研究进展

回顾了纤维增强复合材料能量吸收特性的研究进展,总结了研究复合材料能量吸收特性的一般思路和方法,并重点分析了针织结构复合材料冲击能量吸收的机理、特点和研究进展状况,探讨了深入理论研究针织结构增强材料能量吸收特性的方法和意义。     

Experimental Study on the Energy Absorption Properties of MWK Reinforced Composites

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泡沫塑料吸能特性的试验研究

相比于泡沫金属,泡沫塑料有如隔热、绝缘、回弹性好、成本低等优点. 泡沫塑料在压缩变形过程中经历3个阶段:初始弹性区、平台区和压实区,平台区对应的应变很大而应力较低,是主要的吸能阶段. 在平台区内泡沫塑料同时发生弹性变形和塑性变形,塑性变形使泡沫塑料产生损伤,而呈现出应力软化的现象. 通过对3种不同密度的泡沫塑料进行不同压缩速度和压缩量的多循环单向压缩试验,对比研究了泡沫塑料的吸能特性与残余变形和应变率、密度以及变形历史的相关性.