中强混凝土应变率效应的试验研究与数值模拟

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1、2014年第4期(总第294期)混凝土理论研究Number4in2014(TotalNo．294)ConcreteTHEORETICALRESEARCH中强混凝土应变率效应的试验研究与数值模拟李敏’。李宏男。张皓s，王德斌(1．大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁大连116023；2．大连理工大学建设工程学部，辽宁大连1160243．沈阳建筑大学土木工程学院，辽宁沈阳110168)摘要：试验研究了两种强度的混凝土C30和C50在地震作用应变率范围内(1xl0-S~lxl0。／s)的力学行为。根据试验结果，回归分析得到了混凝土动力提高系数(DIF)的表达式，并

2、与其他文献中的结果进行了对比。基于ABAQUS有限元软件，分别采用混凝土损伤塑性模型和Drucker—Prager模型对混凝土试块的动态抗压性能进行了数值模拟，并且讨论了这两种模型模拟混凝土动力特性时存在的问题。关键词：中强混凝土；地震作用；应变率中图分类号：TU528．0l文献标志码：A文章编号：1002—3550(2014)04—0034—04ExperimentalandnumericalstudyontheefectsofstrainrateofmiddlestrengthconcreteLIMin，LIHon~an2,ZHANGHao，WANGDe

3、bin(1．SchoolofMarineandCivilEngineering，DalianOceanUniversity，Dalian116023，China；2．FacultyofinfrastructureEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China3．SchoolofCivilEngineering，ShenyangjianzhuUniversity，Shenyang110168，China)Abstract：TheefectsofstrainrateonC30andC50gr

4、adesconcreteareinvestigatedintestsatthestrainrates(10-5~102／s)thatmightbeexperiencedduringearthquakesinthispaper．Basedonthetestresult，thedynamicincreasingfactorofconcreteisbuilt，andthecomparisonwiththemodelsinotherliteratureismade，concretedamagedplasticitymodelandDrucker—Pragermode

5、linABAQUSfiniteelementpro—gramisusedtosimulatethedynamicpropertiesofconcrete，andtheproblemsinthetwomodelsarediscussed．Keywords：middlestrengthconcrete；seismicloading；strainrate用应变率范围内(10-5-10-2／s)的力学行为一然后，根据试验0引言结果，回归分析得到了混凝土动力提高系数(DIF)的表达混凝土在冲击和爆炸荷载下的应变率效应(应变率范式。最后基于ABAQUS有限元软件，分别采

6、用混凝土损伤围是)已经被广大科技工作者接受，并在国防工程设计规塑性模型和Drucker．Prager模型对混凝土试块的动态抗压范中有所体现。但是，混凝土在地震作用下的应变率效应性能进行了数值模拟，并与试验结果进行了比较。(应变率范围是)还未被广泛关注，在建筑抗震设计规范中1试验内容没有涉及材料应变率效应的条款。已有的研究表明㈣：地震作用下结构材料的最大应变1．1试验设备率达到0．1／s左右，混凝土在高应变率下会表现出与静荷进行了强度等级分别是C30和C50的混凝土在不同载作用时不同的力学和变形行为。Fu等r3J和Malvar等分加载速率下的单轴抗压强度试验。

7、该试验是在大连理工大别总结了混凝土的动态抗压、抗拉试验成果。国内的肖诗学结构试验室的大型静、动三轴电液伺服试验机上进行的云[和闫东明旧对C10和C20混凝土在地震应变率下的动(如图1示)，该设备理论上可以提供的最大拉力100t，最态性能进行了系统的试验和理论研究。孟顺意网试验研究大压力250t，空载时可以提供的最大加载速率56mm／s，了C30混凝土的应变率效应。然而在国内关于强度较高的加载头的行程范围是+100mm，控制方式有力控制和位移混凝土(大于C30)在地震应变率下性能的研究比较少，可控制，可以实现三角波、正弦波、方波和梯形波等多种加载用的动力强度的

8、计算公式也较少。波形。加载头端部安装了球铰，能够自动