混凝土类材料霍普金森压杆实验若干问题研究

摘要

分离式霍普金森压杆(SHPB)实验是研究混凝土类材料动态力学性能的主要方法.本文简要回顾了当前混凝土类材料SHPB实验中存在的若干问题(端面摩擦、骨料、惯性效应、温度)的研究进展;通过对混凝土SHPB实验的精细化数值模拟,深入分析惯性效应产生机理,提出材料的塑性流动引起的横向加速度是产生围压的关键原因,围压波在试件中心的反射和边缘的卸载形成试件中围压从中心向四周逐渐减小的抛物线型分布;利用本文所提的SHPB实验惯性效应产生机理,较好地解释了SHPB实验的尺寸和主动围压的影响规律;基于自主研制的可进行围压和温度共同加载的SHPB实验装置TSCPT-SHPB,对在5～25MPa围压作用下以及在40℃～80℃温度下盐岩动态力学性能进行实验研究,结果表明,高围压下应变率效应不如低围压下显著,温度越高,强度越低;建立了考虑粗骨料随机分布的三维混凝土细观模型,对混凝土各细观组分对动态效应影响进行研究,结果表明,各组分材料静态强度越高,混凝土动态强度也越高;在相同粒径条件下,体积率越高,混凝土动态强度也越高;而相同骨料体积含量条件下,骨料越大,混凝土动态强度越低.