【摘要】：混凝土的抗沖擊性能是影響結(jié)構(gòu)安全性的一個(gè)重要因素,混凝土在沖擊荷載作用下,有時(shí)會(huì)發(fā)生劈裂破壞。采用鋼纖維和聚丙烯纖維混雜入高強(qiáng)混凝土中可以提高混凝土的強(qiáng)度和韌性,從而提高混凝土的抗沖擊劈裂拉伸性能。為了研究混雜纖維高強(qiáng)混凝土(HFRHSC)的抗沖擊劈裂拉伸性能,本文對(duì)鋼纖維-聚丙烯纖維高強(qiáng)混凝土進(jìn)行SHPB沖擊劈裂試驗(yàn)研究和仿真分析,主要內(nèi)容如下：第一、采用分離式霍普金森壓桿裝置(SHPB)對(duì)鋼纖維體積率為0%、2%、4%,聚丙烯纖維體積率為0%、0.05%、0.1%的HFRHSC進(jìn)行沖擊劈裂試驗(yàn),得到了應(yīng)變率為2.03s1～27.93s1時(shí)HFRHSC的劈裂抗拉強(qiáng)度。分析了應(yīng)變率、纖維體積率對(duì)HFRHSC劈裂抗拉強(qiáng)度的影響,結(jié)果表明：HFRHSC劈裂抗拉強(qiáng)度隨著應(yīng)變率和纖維體積率的提高而提高。第二、通過SHPB試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),HFRHSC是應(yīng)變率敏感材料,在臨界應(yīng)變率(5s-1)前后,動(dòng)態(tài)強(qiáng)度增強(qiáng)因子(DIF)與應(yīng)變率關(guān)系曲線的斜率不同。根據(jù)HFRHSC劈裂抗拉強(qiáng)度的增強(qiáng)機(jī)理,本文得到了含A、B兩個(gè)參數(shù)的HFRHSC的劈裂抗拉強(qiáng)度與應(yīng)變率的關(guān)系式,A、B值反映了HFRHSC固體材料應(yīng)變率效應(yīng)、自由水應(yīng)變率效應(yīng)對(duì)劈裂抗拉強(qiáng)度的影響。與常規(guī)的從宏觀角度建立的劈裂抗拉強(qiáng)度公式相比,該公式從微觀和宏觀相結(jié)合的角度,計(jì)算了HFRHSC的劈裂抗拉強(qiáng)度。第三、分析了HFRHSC基體強(qiáng)度、纖維體積率、劈裂抗拉強(qiáng)度、劈裂破壞形態(tài)與能量耗散的關(guān)系,結(jié)果表明：隨著入射能量的增加,C60和C80素混凝土的能量耗散均增加；隨著纖維體積率的增加,C60和C80混凝土試塊的能量耗散均增加,且隨著入射能量的增加,C60和C80混凝土試塊中纖維體積率高的能量耗散增加明顯；C60和C80混凝土試塊的劈裂抗拉強(qiáng)度均隨入射能量的增加而增加；試塊的損傷演化消耗了大量的能量,從而導(dǎo)致透射桿端的能量明顯比入射桿端少,入射桿端對(duì)試塊做的功較多,使試塊與入射桿端接觸一側(cè)的壓碎區(qū)明顯大于與透射桿接觸一側(cè)。第四、采用LS-DYNA軟件對(duì)HFRHSC的劈裂破壞過程進(jìn)行數(shù)值仿真,再現(xiàn)了試塊劈裂破壞過程,并分析了試塊劈裂過程中的應(yīng)力平衡分布特點(diǎn)、能量耗散特點(diǎn)和纖維體積率對(duì)混凝土劈裂拉伸性能的影響。結(jié)果表明：HFRHSC劈裂破壞并不滿足中心起裂條件；對(duì)于對(duì)心受壓的試塊,試塊的應(yīng)力均勻化時(shí)間與直徑大小有關(guān)；試塊在劈裂破壞過程中耗散了大量的能量,導(dǎo)致試塊與入射桿端的接觸處破壞區(qū)域大于試塊與投射桿接觸處破壞區(qū)域；纖維的摻入增強(qiáng)了混凝土的抗劈裂拉伸性能,且混雜纖維比單一纖維增強(qiáng)效果較為顯著。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU528

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本文編號(hào)：2516216