本文關(guān)鍵詞：混凝土材料動態(tài)間接拉伸和層裂試驗的數(shù)值模擬

  更多相關(guān)文章： SCB試驗 BD試驗 層裂試驗 HJC本構(gòu) 應(yīng)力波衰減規(guī)律

【摘要】：本文利用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA對沖擊荷載作用下混凝土類材料的兩類間接拉伸(包括半圓彎曲試驗簡稱SCB試驗和巴西圓盤試驗簡稱BD試驗)和層裂試驗進行了數(shù)值模擬。間接拉伸試驗部分：試樣分別采用了線彈性和Holmquist-Johnson-Cook(簡稱HJC)動態(tài)本構(gòu)兩種模型,對兩種動態(tài)間接拉伸試驗中沿用靜態(tài)線彈性理論計算抗拉強度的誤差進行了分析,得到如下的研究結(jié)果：,(1)當(dāng)SCB試驗弧形墊塊角度a在15°到25°,試樣直邊加載支座間距L與試樣直徑D的比值L/D在0.6到0.8,圓棒墊條半徑r在0.004m到0.006m范圍內(nèi),BD試驗弧形墊塊角度β在18°到24°范圍內(nèi),兩種試驗方法用靜態(tài)彈性理論計算動態(tài)抗拉強度的最大誤差均不超過9.8%。且兩種本構(gòu)模型模擬結(jié)果的誤差不超過2%。(2)沖擊載荷作用下,SCB試驗中試樣起裂點始終為直邊中點,而BD試驗中試樣起裂點不固定。在相同的加載情況下,SCB試驗中試樣的最大拉應(yīng)力與最大壓應(yīng)力的比值顯著大于BD試驗,因此SCB試驗更適合混凝土等脆性材料動態(tài)間接抗拉強度的測量。層裂試驗部分：主要對混凝土、巖石類脆性材料的層裂試驗進行了有限元模擬,得到如下的研究結(jié)果：(1)研究了應(yīng)力波在該類材料中傳播的衰減規(guī)律,包括兩類機制：彈性波峰值由于大尺寸試樣幾何彌散產(chǎn)生的小幅度線性衰減,與應(yīng)變率相關(guān)的粘塑性波由于本構(gòu)導(dǎo)致的指數(shù)衰減。在此基礎(chǔ)上,本文提出了包含常數(shù)項的指數(shù)型應(yīng)力波峰值擬合公式。建議采用可以忽略應(yīng)力波衰減影響的細長試樣進行層裂試驗。(2)對脆性材料的層裂破壞進行了研究,有限元模擬得到的層裂片厚度與一維應(yīng)力波理論非常吻合,驗證了按一維應(yīng)力波理論確定層裂強度試驗方法的有效性。(3)通過對比三種不同入射波形下的層裂片形狀及凈拉應(yīng)力波形,發(fā)現(xiàn)非對稱的入射波形狀更有利于試驗中獲得平直的層裂斷面和較準(zhǔn)確的層裂強度。
【關(guān)鍵詞】：SCB試驗 BD試驗 層裂試驗 HJC本構(gòu) 應(yīng)力波衰減規(guī)律
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU528
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 課題研究背景和意義16
• 1.2 間接拉伸試驗研究狀況16-21
• 1.2.1 巴西圓盤研究狀況17-19
• 1.2.2 半圓彎曲研究狀況19-21
• 1.3 層裂試驗研究狀況21-22
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容22-23
• 1.4.1 間接拉伸試驗22-23
• 1.4.2 層裂試驗23
• 1.5 本章工作小結(jié)23-24
• 第二章 基本理論24-32
• 2.1 引言24
• 2.2 HJC模型24-26
• 2.3 SHPB技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r26-27
• 2.4 SHPB試驗裝置27-29
• 2.5 層裂試驗裝置29
• 2.6 ANSYS/LS-DYNA軟件介紹29-31
• 2.6.1 LS-DYNA算法介紹30
• 2.6.2 LS-DYNA軟件求解步驟30-31
• 2.7 本章工作小結(jié)31-32
• 第三章 間接拉伸和層裂試驗有限元模型的選擇32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 材料模型及單元類型選擇32-35
• 3.2.1 物理模型與材料參數(shù)選擇32-33
• 3.2.2 單元類型和接觸類型的選擇33-35
• 3.3 間接拉伸和層裂試驗?zāi)Ｐ偷倪x擇35-47
• 3.3.1 SCB模型的選擇35-41
• 3.3.2 BD模型的選擇41-45
• 3.3.3 層裂模型選擇45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 混凝土材料動態(tài)間接拉伸試驗的數(shù)值模擬48-61
• 4.1 引言48
• 4.2 抗拉強度計算公式48-49
• 4.3 有限元模型49-51
• 4.3.1 動態(tài)SCB實驗有限元模型以及相關(guān)參數(shù)49-50
• 4.3.2 動態(tài)BD實驗有限元模型以及相關(guān)參數(shù)50-51
• 4.4 加載荷載的選擇51-56
• 4.4.1 SCB試驗中加載荷載的選擇51-54
• 4.4.2 BD試驗中加載荷載的選擇54-56
• 4.5 有限元模擬結(jié)果分析56-59
• 4.6 動態(tài)SCB實驗與BD實驗的對比59-60
• 4.7 結(jié)論60-61
• 第五章 混凝土材料層裂試驗的數(shù)值模擬61-73
• 5.1 引言61
• 5.2 層裂試驗原理及有限元模型61-63
• 5.2.1 層裂試驗原理61-63
• 5.2.2 有限元模型63
• 5.3 應(yīng)力波在試樣中的衰減規(guī)律63-66
• 5.4 層裂試驗的模擬66-72
• 5.5 結(jié)論72-73
• 第六章 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 本文工作總結(jié)73-74
• 6.2 工作展望74-75
• 參考文獻75-80
• 研究生期間發(fā)表的論文80

【參考文獻】

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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本文編號：744794