爆炸荷载作用下地下结构抗层裂钢板机理分析

为了对某飞机洞库的抗层裂钢板进行有效地设计，基于层状介质中一维应力波的传播理论，给出了脉冲荷载作用下地下结构混凝土中的应力历史计算方法。通过算例研究了混凝土中应力波的传播规律，揭示了混凝土-钢板层状结构抗层裂的相互作用机理，可为地下结构的抗层裂设计、施工提供参考。     

增韧氧化铝陶瓷的层裂强度及压缩损伤研究

采用一级轻气炮对增韧ZTA 95/10陶瓷进行一维应变冲击压缩,通过激光干涉测速技术测量样品的自由面速度剖面,计算经过冲击压缩后残余的层裂强度,分析了其与加载应力的关系,并与未增韧的AD95陶瓷进行了对比,讨论了冲击压缩损伤程度随加载应力的变化关系以及增韧效果. 结果表明:加载应力在其雨贡纽弹性极限σ_HEL(约4.1 GPa)以下,ZTA 95/10陶瓷的层裂强度基本稳定,平均值为0.39 GPa,材料未发生压缩损伤;超过σ_HEL,层裂强度逐渐降低,开始发生压缩损伤;层裂强度在1.5倍σ_HEL附近降低到0,表明压缩损伤程度比较严重. 与AD95陶瓷相比,加载应力在3.7 GPa(AD95陶瓷的冲击压缩损伤阈值应力)以下,两种陶瓷的层裂强度基本相当;加载应力进一步增大,AD95陶瓷的层裂强度快速降低,而增韧后的ZTA 95/10陶瓷的层裂强度下降并不明显,表明ZTA 95/10陶瓷的压缩损伤程度远小于AD95陶瓷,这在一定程度上体现了增韧效果.      

有限厚混凝土靶内部爆炸震塌贯穿研究

设计了8种不同埋深的装药在混凝土靶内部爆炸,通过调整装药量,研究有限厚度混凝土靶背面的临界震塌条件.试验得到了一定装药条件下有限厚混凝土靶的临界震塌厚度和相应的临界装药量.通过量纲分析理论对试验数据进行了归一化处理,并得到了量纲一的临界震塌厚度与装药长径比(量纲一的装药量)之间的关系.分析表明,当装药密度和装药直径一定时,有限厚混凝土靶的临界震塌厚度随着装药量(装药长度)的增加而呈现非线性递增趋势;当装药长径比大于5时,临界震塌厚度的增加趋势明显减慢,一定装药直径下混凝土靶存在极限临界震塌厚度.     

钢纤维掺量和应变率对超高性能水泥基复合材料层裂的影响

为研究防护工程用超高性能水泥基复合材料的层裂特性,利用大掺量(60%)超细工业废渣取代水泥,最大粒径为2.5 mm的天然砂取代粒径为600 μm的磨细石英砂,在标准养护条件下成功制备出抗压强度达200 MPa的超高性能水泥基复合材料(UHPCC).并采用分离式霍普金森压杆装置对不同纤维掺量的UHPSFRCC材料进行了层裂实验,研究了应变率和纤维掺量对该材料层裂性能的影响规律.结果表明,UHPSFRCC材料的层裂强度随纤维掺量的增加、应变率的提高而相应地增长;低应变(21～25/s)条件下,掺加3%和4%钢纤维后的UHPSFRCC材料,层裂强度分别提高到了2倍和2.5倍,且随着应变率的提高,层裂强度的增加幅度不断降低;低应变率下材料多发生1次层裂而高应变率下则产生2次甚至多次层裂现象.     

超材料混凝土抗冲击效应数值研究

作为一种广泛应用的工程材料,混凝土材料抗拉强度低的缺点限制了其应用.当高速冲击荷载作用在混凝土结构上时,由于混凝土的脆性和较低的抗拉强度,结构后部的混凝土通常会产生严重的层裂破坏.因此,有效降低混凝土的层裂破坏对于提高结构性能很重要.近些年学者提出了局域共振超材料,它利用人造微结构的存在能使该超材料呈现出天然材料所不具备的超常物理性质.本文借鉴局域共振超材料的工作原理,通过将混凝土中的部分天然骨料替换为人工骨料超材料来降低冲击荷载下的层裂破坏.通过LS-DYNA,建立考虑随机分布的砂浆、天然骨料和人工骨料的超材料混凝土三维细观模型来进行层裂实验的数值模拟.研究超材料混凝土在冲击荷载作用下的材料性能以及人工骨料的材料属性和几何属性对超材料混凝土动态性能的影响.     

层裂试验的数值模拟

近年来,层裂试验被用于测量脆性材料的动态拉伸强度,学者们提出通过初始层裂位置以及自由表面速度来计算层裂强度的方法,这两种方法的计算精度需要进一步研究.本文通过有限元模拟研究了层裂试验,结果表明,采用层裂位置来计算层裂强度的方法可以获得较高的精度,但是对波形有一定的要求.不应该采用半正弦波,而应该采用上升沿和下降沿部队称的波形.采用自由表面速度来计算层裂强度的方法应该采用上升沿时长小于下降沿的波形,但是无论采用什么样的波形,此方法基于简单波理论,带来不可忽略的误差,还需要进一步的改进和研究.     

沥青橡胶碎石混合料路用性能研究

依据室内试验和现场试验成果,分析了"沥青橡胶碎石"的强度形成机理,探索了沥青橡胶碎石混合料的低温抗裂性能和施工工艺,提出"沥青橡胶碎石"用做因疲劳开裂的沥青路面的罩面层和半刚性基层上的沥青路面的下面层,可以大大减少半刚性基层材料的反射裂缝,延长路面的使用寿命。     

填隙碎石做路面基层材料的试验研究

介绍了做路面基层材料填隙碎石的基本性质和组成,在进行了大量试验基础上,论证了彰武地区填隙碎石材料风积砂做路面基层完全满足工程要求。利用均匀设计设计试验,进行填隙碎石的固体体积率试验,确定最优值是78.845,并提出室内载荷试验的方法,介绍了方法和步骤,给出对应沥青混凝土厚度4-8cm的p-s曲线,确定最大载荷值为23 kN,给出了填隙碎石基层碎石结构设计。