SHPB在节理岩石动力学性能分析中的可行性研究

探讨采用SHPB试验技术分析节理岩石动力学性能的可行性.通过节理岩石的冲击压缩试验,分析该试验中产生的相对误差对节理岩石应力和能量耗散结论的影响,剖析产生误差的根本原因,并在此基础上提出用12×1黄铜片作为波形整形器将震荡较大的矩形波整形为震荡较小的三角形波的改进方案,试样应力相对误差的试验验证显示46个试样的应力相对误差均在0.5%以下,表明整形后的三角形波或半正弦波分析节理岩石冲击应力是可行的.研究显示应力波中高频成分的消除和波类型的减少是弥散效应降低的根本原因.另外,当采用SHPB技术探讨节理岩石的能量耗散问题时,试验只要求在杆中传播的应力波处于一维状态,节理岩石处于一维还是多维应力状态对能耗值没有影响,尽管它的确处于三维应力状态.这为SHPB试验技术开辟了一条简单可行的应用新途径.

高应变率下聚丙烯纤维混凝土动态力学性能和本构模型

利用改进的分离式Hopkinson压杆试验装置对聚丙烯纤维混凝土进行冲击压缩试验和显微镜细观成像分析。对5种不同纤维掺量的混凝土分别进行不同应变率的单轴冲击压缩试验;对比试验所得应力应变曲线,分析应变率、纤维掺量对混凝土强度、韧性和弹塑性等指标的影响;在显微镜下观察不同纤维含量混凝土的破损情况并进一步分析应变率和纤维掺量对损伤演化的影响;基于引入损伤的黏弹性本构模型对试验结果进行拟合分析。研究结果表明:冲击荷载作用下,纤维混凝土表现出明显的非线性及率敏感性;纤维混凝土动态强度及韧性指标随着纤维掺量的增加呈抛物线式的方式发展;损伤演化速度随应变率的增加而降低;引入损伤的黏弹性本构模型能够较好地表达纤维混凝土动态应力应变关系。

聚丙烯纤维水泥砂浆动态力学特性与本构模型研究

通过改进的分离式Hopkinson压杆试验装置对聚丙烯纤维水泥砂浆进行动态力学性能以及动态损伤本构关系的研究。基于试验结果得到的应力—应变曲线,对聚丙烯纤维水泥砂浆在不同应变率下的弹性模量、峰值应力和韧度变化规律进行了探讨。根据试验应力应变曲线的基本特征,选择引入朱-王-唐本构模型,并考虑纤维的阻裂作用,对试验结果进行拟合,提出了一种新的聚丙烯纤维水泥砂浆动态损伤本构模型。该模型在考虑聚丙烯纤维增强、应变率硬化、损伤软化等因素下,描述聚丙烯纤维水泥砂浆的动态受力特性。