混凝土与砂浆动态损伤演化研究

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1、混凝土与砂浆动态损伤演化研究裴永乐2015年01月中图分类号：TB122UDC分类号：539.4混凝土与砂浆动态损伤演化研究作者姓名裴永乐学院名称机电学院指导教师李金柱副教授答辩委员会主席黄风雷教授申请学位工学硕士学科专业兵器科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月ResearchontheEvolutionofDynamicDamageofConcreteandMortarCandidateName:YonglePEISchoolorDepartment:SchoolofMechatronicalEngineeringFacultyMentor:Associate

2、Prof.JingzhuLIChair,ThesisCommittee:Prof.FengleiHUANGDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ArmamentScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它

3、教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要混凝土和砂浆（混凝土类材料）是国民经济和国防工程建设中最普遍应用的结构工程材料，在工程实践中，混凝土和砂浆常常处于动态加载和三维应力状态。但是对于混凝土类材料SHPB被动围压下（三维应力状态下）试验，各个小应变范围内，动态力学性质和损伤演化的研究尚严重不足，本文根据国标设计配比，利用水钻法制取试样，然后设计了新的试验方案同时运用了被动围压技术和损伤冻结技术，利用ϕ74mmSHPB实验设备研究了砂浆和混凝土的动态力

4、学性质和损伤演化过程；并且利用Ls-dyna软件对砂浆SHPB试验进行仿真，研究轴向应变加速度对材料应变强度的影响。通过实验和仿真可以获得结论如下：（1）根据(JGJ55-2011)和（JGJ/T98-2010），设计和制取了50MPa混凝土和30MPa砂浆，通过对比水钻法和PVC管浇筑法获得试样，发现水钻法获取的试样比利用PVC管法获得试样更加均匀，气孔少，更能代表材料本身特点；（2）利用MTS试验机，配比为30MPa砂浆的静态压缩强度为33.3MPa，50MPa混凝土的静态压缩强度为47.5MPa，误差分别在所配置的强度等级允许的误差范围内；（3）在混凝土及砂浆的SHPB试验中，为

5、了保证试样均匀性，需要使用较大的SHPB杆直径，并且为了保持大尺寸SHPB试样的准确性，需要使用较长子弹（50cm及以上），波形整形器和万向头技术，为了保证安全性，子弹冲击速度不能无限大；（4）利用SHPB杆对混凝土及砂浆试样被动围压条件和控制应变下的多次撞击试验，获得了不同冲击速度下和不同次数冲击时的应力应变曲线，围压时间曲线等，分析了应力应变曲线和试样单次和多次冲击后的损伤破坏间的关系。（5）利用Ls-dyna对砂浆SHPB试验进行仿真发现，其轴向应变加速度引起的轴向惯性效应对轴向应力增强影响很小，可以忽略。通过仿真获得试样的应变率在6-11.0x10s左右，同时试样内部单元的应变

6、率远远小于此量级。关键词：混凝土；砂浆；SHPB；Ls-dyna；被动围压加载；损伤演化I北京理工大学硕士学位论文AbstractConcreteandmortar(concrete-likematerial)aremostwidelyusedmaterialsinthenationaleconomyconstructionanddefenseengineering.Inpractice,concreteandmortarareofteninthedynamicallyloadedthree-dimensionalstressstate.ButforSHPBtestsofconfine

7、dconcrete-likematerials,theresearchonthedynamicmechanicalpropertiesanddamageevolutionofeverysmallrangeofstrainisstillseriouslydeficient.Ls-dynasoftwareisintroducedinthispapertoinvestigatetheeffectofaxialstrainaccelerationone