考虑端部摩擦约束的混凝土shpb试验细观数值模拟

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1、学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com格划分较粗。混凝土试件的模型包括了骨料、砂浆和界面式中：aos~a1，、口2，——方程的三个参数。过渡区(ITZ)的三相混合细观模型。所用的试件直径屈服面位于极限强度面和失效强度之间，则,／,70．0mm，长度为35．0mm。试件单元网格大小为仃vie1d=盯faiIed+11(盯一crfailed)0．2mm。为了减小计算量，这里采用了1／2模型，在对称轴式中：参数是入的函数，函数()从初始值增加到1，上施加了对称边界约束条件。杆与试件之间的接触

2、类型选表示从初始条件达到极限强度面，从1减小到0表示软化择面面自动接触，在接触面之间加入摩擦，摩擦系数为0．阶段。函数通过下面的方程来描述：28，子弹与入射杆的接触摩擦系数设置为0。接触算法选择A=+罚函数法，接触刚度罚函数因子选择为0．5。入射杆与透射杆均采用线弹性钢的本构模型。混凝土式中：d——有效塑性应变增量，=~／(2／3)8PP试件由三相组成，由于骨料变形相对其他组分来说较小，——拉伸截断强度，。=1．7(L／(一a。))，因此选择线性状态方程；砂浆采用多孔材料模型；另外界——未约束的抗压强度。．面过渡区(I

3、TZ)强度较低、不均匀，且也呈现多孑L的特性，3数值计算因此ITZ部分也采用多孔材料模型。各个组成部分的材料参数如表1所示。为了验证所建立的模型合理有效，本试验将模型计算表1材料参数模型结果与SHPB试验结果进行了对比，数值计算中摩擦系数通过试验测量得到，约为0．28。具体的对比图如图3所示，图中红色曲线表示数值模拟曲线，黑色线表示试验结果曲线。从两条曲线对比结果可以看出，在上升阶段两者吻合的比较好，峰值应力和达到峰值应力的应变值均差别很小。但是，在下降段两者有一定的差别，试验的下降段比数值模拟下降慢，这可能是由于试验

4、中混凝土在破坏以后，混凝土之间的残余强度仍然较高，而数值模拟中对混凝土破坏后的残余强度估计不足造成的，但是残余强度与混凝2损伤失效模型土本身的结构、加载方式等有很大关系，因此难以准确模拟出来，然而对于混凝土的上升段以及峰值应力的研究还图2为材料的损伤失效模型，材料的破坏过程主要分是比较准确的。为三个阶段：Pt．1以前为弹性阶段；从Pt．1到Pt．2为塑性强化阶段；Pt．2到Pt．3为材料的软化阶段。在弹性阶段，应力并未达到初始屈服面；在塑性强化阶段，应力达到初始屈服面而未达到极限强度面；在软化阶段，应力达到极限强度面而

5、未达到失效强度破坏面。J~Max．／／8图3试件的应力应变曲线。4分析与讨论＼＼、＼＼＼为了进一步研究端部摩擦约束对混凝土冲击加载过程的影响，本研究将端部摩擦约束分别设为(1)=0，(2)图2材料的损伤失效模型=0．28和(3)=0．5，对这三种情况进行了研究，并就这如图2所示，极限强度面与失效强度面采用三参数压三种情况的应变图和破坏过程进行了对比与讨论。力函数，其极限强度面方程为：4．1应变分析口0

6、m图4为应变率98／s时两种工况的应变分布图。通过式中：a。、a、a2——方程的三个参数；对比可以看出，无论是否考虑端

7、部摩擦约束作用，试件不同部分的应变都存在差别且非常不均匀，最大的应力主要P=一(or+or+or)／3为压力。失效破坏强度面方程为：在骨料与砂浆界面过渡区。这主要是由于在该应变率下应力波能够寻找到较弱的破坏界面。在380s时，最大应变率主要位于试件中间位置，这是试件唯一的惯性约束造成学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com物理学报，2013，62(11)：116—203．[4JLUY，SONGZ，TuZ．Analysisofdynamicresponseofconcreteusingam

8、esoscalemodelincorporating3Deffects[J]．InternationJournalofProtectiveStructures，2010，1(2)：197—217．基[5]HAOY，HAOH，LIZX．Influenceofendfrictionconfinementonimpacttestsofconcretematerialathighstrainrate[J]．Inter-nationalJournalofImpactEngineering，2013，60：82—106．[63HA

9、OYF．HAOH．Numericalevaluationoftheinfluenceofag—应变率／(1／s)gregatesonconcretecompressivestrengthathighstrainrate[J]．图6不同摩擦系数下抗压强度DIF比较InternationalJournalofProtectiveStr