多次冲击荷载下玄武岩纤维高强混凝土孔隙结构及力学特性试验研究

为探究玄武岩纤维高强混凝土在多次冲击荷载作用下的安全性,采用非金属超声波分析仪及核磁共振试验装置测量不同应变率及冲击次数下试件纵波波速及内部孔隙结构,利用直径为74 mm分离式霍普金森压杆装置对试件开展动态压缩试验,分析试件纵波波速、损伤因子、T_2图谱、孔隙结构及应力应变随冲击气压及冲击次数间的变化规律。试验结果表明:试件纵波波速随冲击次数增加而降低,损伤因子随冲击次数的增加而增大,两者间呈良好的二次线性正相关;试件T_2图谱主要呈三峰型,冲击次数的增大会使图谱向右偏移且峰值增加;冲击次数的增加使孔隙直径增大且孔隙数目增多,试件孔隙率增大,且后续冲击作用更有利于裂隙的扩展;试件内部微孔、中孔含量占试件总孔隙率的95%以上,冲击荷载作用使试件内部微孔、中孔占比减小,大孔、裂隙占比增加;多次冲击荷载作用会使试件峰值应力降低,应变量增大,冲击次数与峰值应力间呈良好的二次函数负相关。

多次冲击荷载下GFRP管约束混凝土劈裂拉伸力学性能试验研究

为探究冲击荷载作用下GFRP管对混凝土结构的约束保护作用,采用非金属超声波分析仪测量不同冲击次数下GFRP约束混凝土试件纵波波速,利用直径为74 mm分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对试件开展动态单轴劈裂拉伸试验,分析试件纵波波速、损伤因子、应力应变曲线、峰值应力与GFRP管壁厚度及冲击次数间的关系。结果表明:冲击次数的增加使得试件纵波波速降低,损伤因子增大,在第4次冲击荷载作用后管壁厚度1、1.5、2 mm试件损伤因子分别为29.56%、22.33%、17.77%,管壁厚度的增加,增加了对混凝土的径向约束,改善了混凝土内部的应力状态,降低了其在冲击荷载作用下的损伤度。素混凝土试件的动态拉伸应力应变曲线呈单峰曲线,GFRP约束混凝土试件的动态拉伸应力应变曲线呈双峰曲线,管壁与混凝土接触面处使得应力波产生透反射从而改变波的传播路径。相较于管壁厚度为0.5 mm试件,管壁厚度为1、1.5、2 mm在第1次冲击荷载作用下试件应力增幅为12.03%、24.97%、51.11%,2.0 mm管壁厚度时相较于第1次冲击荷载作用,第2、3、4次冲击作用下能量吸收率降幅为6.72%、12.75%、15.92%,试件峰值应力及破碎耗能密度随管壁厚度增加而增大,随冲击次数的增加而降低。

多次冲击荷载作用下石灰岩损伤特性与力学性能研究

为研究石灰岩在多次冲击荷载作用下的安全性,采用直径为50 mm的分离式霍普金森压杆装置对石灰岩试件开展不同应变率及不同冲击次数下的单轴冲击压缩试验,并结合超声波检测装置测量多次冲击荷载作用下岩体纵波波速,分析岩体纵波波速、损伤因子、峰值应力及能量耗散变化规律。结果表明:石灰岩试件纵波波速随冲击次数的增加而降低,波速降幅不断增大,损伤因子随之增大;0.25 MPa冲击气压作用下试件破碎需要6次,0.35、0.40 MPa冲击气压作用下试件破碎需要4次,冲击气压的增大使岩体产生破坏所用冲击次数减少;0.40 MPa冲击气压第2、3、4次冲击作用下试件峰值应力降幅分别为6.23%、14.00%、25.92%,冲击作用使试件峰值应力降低,且后期冲击作用下试件应力降幅增大;冲击荷载作用下岩体能量时程曲线分为3个阶段,岩体破碎耗能密度与冲击次数之间呈现良好的二次线性正相关关系,0.40 MPa冲击气压第2、3、4次冲击作用下岩体耗能密度是第1次的1.06、1.38、1.78倍,后期冲击作用对岩体的破坏作用更加显著。