本文關(guān)鍵詞：泡沫填充混凝土的貫入力學(xué)行為研究

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【摘要】：泡沫混凝土作為保溫隔熱材料已經(jīng)廣泛用于土木工程。目前,由于其密度低、強(qiáng)度低、緩沖吸能性能好和強(qiáng)度可設(shè)計(jì)等特點(diǎn),開始作為攔阻材料應(yīng)用于飛機(jī)道面攔阻系統(tǒng)(Engineered Material Arresting System,EMAS),以攔停意外沖出跑道的飛機(jī),減少飛機(jī)沖出跑道所造成的危害。在該應(yīng)用中,泡沫混凝土受到飛機(jī)機(jī)輪滾動(dòng)沖擊的作用,但由于泡沫混凝土材料內(nèi)部存在大量孔洞,自然環(huán)境下易吸水老化,耐久性差。泡沫填充混凝土(Foam Filled Concrete,FFC)是將聚苯乙烯泡沫(Expanded polystyrene,EPS)顆粒作為輕質(zhì)骨料加入水泥砂漿中制成的一種新型混凝土,可望解決EMAS的耐久性差問題。本文通過圓柱平頭和縮比機(jī)輪的動(dòng)靜態(tài)貫入實(shí)驗(yàn),研究泡沫填充混凝土的動(dòng)靜態(tài)貫入力學(xué)性能,為該材料應(yīng)用于飛機(jī)道面攔阻系統(tǒng)提供理論依據(jù),具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)研究飛機(jī)攔阻問題中涉及的特征尺寸、特征時(shí)間、特征質(zhì)量、特征密度和特征強(qiáng)度等物理量的量綱和量級(jí),運(yùn)用量綱分析和能量守恒對(duì)EMAS攔阻飛機(jī)的過程進(jìn)行了分析,確定了影響攔阻距離的相關(guān)物理量,建立了針對(duì)不同機(jī)型飛機(jī)的攔阻距離預(yù)測(cè)模型。(2)研究泡沫填充混凝土在圓柱平頭和縮比機(jī)輪準(zhǔn)靜態(tài)貫入荷載作用下的力學(xué)性能與吸能特性。采用準(zhǔn)靜態(tài)圓柱平頭貫入實(shí)驗(yàn),研究不同泡沫摻量泡沫填充混凝土的準(zhǔn)靜態(tài)貫入力學(xué)特性,分析準(zhǔn)靜態(tài)圓柱平頭貫入失效荷載與泡沫體積含量、材料的剪切強(qiáng)度和單軸壓縮屈服應(yīng)力之間的關(guān)系,進(jìn)而對(duì)泡沫填充混凝土材料的準(zhǔn)靜態(tài)圓柱平頭貫入失效荷載進(jìn)行預(yù)測(cè);采用兩種不同尺寸的縮比機(jī)輪,通過準(zhǔn)靜態(tài)機(jī)輪貫入實(shí)驗(yàn)研究機(jī)輪尺寸和泡沫體積含量對(duì)泡沫填充混凝土機(jī)輪貫入力學(xué)行為的影響,并采用量綱分析對(duì)機(jī)輪貫入荷載進(jìn)行預(yù)測(cè)。(3)研究泡沫填充混凝土在圓柱平頭沖擊貫入荷載和縮比機(jī)輪沖擊貫入荷載作用下的力學(xué)性能與吸能特性。采用圓柱平頭和縮比機(jī)輪兩類不同的沖擊加載頭,通過落錘沖擊實(shí)驗(yàn),研究泡沫體積含量和沖擊速度對(duì)泡沫填充混凝土材料的動(dòng)態(tài)貫入曲線和能量吸收特性的影響;采用量綱分析的方法分析泡沫填充混凝土在圓柱平頭和機(jī)輪動(dòng)態(tài)貫入荷載作用下的能量吸收特性,并推導(dǎo)機(jī)輪動(dòng)態(tài)貫入曲線的預(yù)測(cè)函數(shù)關(guān)系式。
【關(guān)鍵詞】：飛機(jī)道面攔阻系統(tǒng) 泡沫填充混凝土 量綱分析 攔阻距離 準(zhǔn)靜態(tài)貫入 沖擊貫入 能量吸收
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U414;V351.11
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 引言12-14
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意義13-14
• 1.2 飛機(jī)道面攔阻系統(tǒng)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 量綱分析和相似理論研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 泡沫混凝土力學(xué)性能研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4.1 泡沫混凝土的動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.2 貫入實(shí)驗(yàn)及相關(guān)理論研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4.3 剪切實(shí)驗(yàn)及相關(guān)理論研究現(xiàn)狀18-19
• 1.5 本文主要工作和內(nèi)容19-21
• 第二章 飛機(jī)攔阻距離的量綱分析21-38
• 2.1 量綱分析的基本原理21-25
• 2.1.1 量綱（Dimension）的幾個(gè)基本概念21-22
• 2.1.2 量綱基本原理22-23
• 2.1.3 完全相似和非完全相似23-24
• 2.1.4 尺度率的概念24-25
• 2.2 飛機(jī)攔阻距離的量綱分析25-31
• 2.2.1 飛機(jī)攔阻背景介紹25
• 2.2.2 飛機(jī)攔阻模型的基本假設(shè)25-26
• 2.2.3 飛機(jī)攔阻距離的主要影響參量26-27
• 2.2.4 飛機(jī)攔阻的量綱分析27-29
• 2.2.5 飛機(jī)和攔阻材料的參數(shù)分析29-30
• 2.2.6 攔阻距離無量綱量的量級(jí)分析30-31
• 2.3 飛機(jī)攔阻距離的預(yù)測(cè)分析31-34
• 2.4 相似準(zhǔn)數(shù)敏感性分析34-36
• 2.4.1 相似準(zhǔn)則的優(yōu)化方法34-36
• 2.4.2 飛機(jī)攔阻距離的相似準(zhǔn)數(shù)敏感性分析36
• 2.5 本章小結(jié)36-38
• 第三章 泡沫填充混凝土準(zhǔn)靜態(tài)圓柱平頭貫入實(shí)驗(yàn)研究38-61
• 3.1 泡沫填充混凝土準(zhǔn)靜態(tài)頭圓柱平頭貫入實(shí)驗(yàn)38-41
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備38-40
• 3.1.2 準(zhǔn)靜態(tài)圓柱平頭貫入實(shí)驗(yàn)試件參數(shù)40-41
• 3.2 FFC準(zhǔn)靜態(tài)圓柱平頭貫入力學(xué)性能41-47
• 3.2.1FFC試件的彈性模量測(cè)量41-44
• 3.2.2 FFC準(zhǔn)靜態(tài)圓柱平頭貫入荷載-位移曲線44-45
• 3.2.3 FFC圓柱平頭貫入實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析45-47
• 3.2.4 FFC準(zhǔn)靜態(tài)圓柱貫入能量分析47
• 3.3 泡沫填充混凝土準(zhǔn)靜態(tài)雙剪實(shí)驗(yàn)47-52
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)材料與制作47-48
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和夾具48
• 3.3.3 FFC雙剪實(shí)驗(yàn)的試件參數(shù)48-50
• 3.3.4 FFC試件準(zhǔn)靜態(tài)雙剪力學(xué)性能50-52
• 3.4 準(zhǔn)靜態(tài)圓柱平頭貫入失效荷載的理論預(yù)測(cè)52-59
• 3.4.1 塑性壓潰強(qiáng)度52-56
• 3.4.2 FFC準(zhǔn)靜態(tài)圓柱平頭貫入時(shí)受力分析56-59
• 3.5 本章小結(jié)59-61
• 第四章 泡沫填充混凝土準(zhǔn)靜態(tài)機(jī)輪貫入實(shí)驗(yàn)研究61-76
• 4.1 泡沫填充混凝土準(zhǔn)靜態(tài)機(jī)輪貫入實(shí)驗(yàn)61-63
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料與制作61
• 4.1.2 FFC準(zhǔn)靜態(tài)機(jī)輪貫入實(shí)驗(yàn)試件參數(shù)61-63
• 4.2 FFC試件準(zhǔn)靜態(tài)機(jī)輪貫入力學(xué)性能63-65
• 4.2.2FFC試件準(zhǔn)靜態(tài)機(jī)輪貫入受力分析64-65
• 4.2.3 FFC準(zhǔn)靜態(tài)機(jī)輪貫入吸能特性分析65
• 4.3 FFC試件準(zhǔn)靜態(tài)機(jī)輪貫入量綱分析65-68
• 4.3.1 FFC試件貫入力學(xué)性能的量綱分析65-67
• 4.3.2 FFC試件機(jī)輪貫入荷載預(yù)測(cè)67-68
• 4.4 飛機(jī)機(jī)輪準(zhǔn)靜態(tài)貫入荷載變化預(yù)測(cè)68-74
• 4.4.1 飛機(jī)機(jī)輪準(zhǔn)靜態(tài)貫入力學(xué)性能的量綱分析68-69
• 4.4.2 模型實(shí)驗(yàn)與原型實(shí)驗(yàn)69-71
• 4.4.3 飛機(jī)機(jī)輪貫入荷載預(yù)測(cè)71-74
• 4.5 本章小結(jié)74-76
• 第五章 泡沫填充混凝土沖擊貫入實(shí)驗(yàn)研究76-101
• 5.1 泡沫填充混凝土圓柱平頭的沖擊貫入實(shí)驗(yàn)76-84
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備76-77
• 5.1.2 FFC沖擊貫入試件參數(shù)77-78
• 5.1.3 FFC試件沖擊貫入力學(xué)性能78-81
• 5.1.4 FFC沖擊貫入荷載-位移分析81-84
• 5.2 泡沫填充混凝土的機(jī)輪沖擊貫入實(shí)驗(yàn)84-91
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備84
• 5.2.2 FFC沖擊貫入試件參數(shù)84-85
• 5.2.3 FFC試件機(jī)輪沖擊貫入力學(xué)性能85-89
• 5.2.4 FFC機(jī)輪沖擊貫入荷載-位移分析89-91
• 5.3 FFC沖擊貫入應(yīng)變與時(shí)間的關(guān)系91-94
• 5.3.1 FFC圓柱沖擊貫入應(yīng)變與時(shí)間的關(guān)系91-92
• 5.3.2 FFC機(jī)輪沖擊貫入應(yīng)變與時(shí)間的關(guān)系92-94
• 5.4 FFC沖擊貫入吸能特性分析94-98
• 5.4.1FFC圓柱平頭沖擊貫入吸能特性分析94-96
• 5.4.2 FFC機(jī)輪沖擊貫入吸能特性分析96-98
• 5.5 FFC試件機(jī)輪沖擊貫入力學(xué)性能量綱分析98-99
• 5.6 本章小結(jié)99-101
• 全文總結(jié)與展望101-103
• 全文總結(jié)101-102
• 工作展望102-103
• 參考文獻(xiàn)103-107
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果107-108
• 致謝108-109
• 附件109

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：601225