ECC动态拉伸力学特性试验研究与数值模拟

基于分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bars,SHPB)装置对基体材料、不同纤维掺量的ECC(engineered cementitious composites)在R1(5.8~6.9 s^(-1))、R2(9.7~13.3 s^(-1))、R3(14.4~18.9 s^(-1))、R4(19.2~28.5 s^(-1))4个应变率范围下进行冲击劈裂拉伸试验。探究基体材料、ECC在不同应变率下的动态力学特性及纤维掺量对ECC力学性能的影响。试验表明:基体材料、ECC的动态劈裂拉伸强度均具有显著的应变率增强效应;当纤维掺量小于2.3%时,纤维掺量与动态劈裂抗拉强度呈现出正相关。此外,通过试验发现基体材料的吸能能力与试件的破碎形态有关,随着纤维掺量的增加ECC破碎程度减小,微裂缝增多。通过拟合试验数据修正了ECC的应变率效应,并将修正后的模型嵌入到LS-DYNA软件中,基于新建模型对试验的全过程进行数值模拟分析,相较于试验数据,模拟结果最大误差为8%。最小误差为2.3%,试件的破坏形态吻合程度较高,数值模拟结果表明新建ECC材料模型能够较好表现ECC动态拉伸特性。

碱矿渣粉煤灰混凝土的冲击损伤特性

以NaOH,Na2CO3为碱激发剂,制备了强度等级为C30的碱矿渣粉煤灰基混凝土(ASFC),运用改进后的100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置开展了冲击劈裂拉伸和压缩试验,从能量角度分析了ASFC在冲击荷载下的损伤特性,并进行了对比研究.结果表明:ASFC的破坏形态均随着入射能量平均变化率的增加而趋于严重,ASFC的能量吸收量也随入射能量平均变化率的增大而增加,但增加速率逐渐变缓,总体规律可用二次多项式关系来表示;ASFC在冲击压缩状态下的破坏状况明显比冲击劈裂拉伸状态下严重,而且能量吸收量和增加速率均远大于冲击劈裂拉伸状态;ASFC的抗冲击损伤能力随着冲击力度的增大而增加,且与冲击作用形式有关,在压缩状态下的抗冲击损伤能力比劈裂拉伸状态更为优异.