混凝土类材料在霍普金森杆实验中的受力状态研究

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1、混凝土类材料在霍普金森杆实验中的受力状态研究王勇2015年1月中图分类号：UDC分类号：混凝土类材料在霍普金森杆实验中的受力状态研究作者姓名王勇学院名称机电学院指导教师李庆明教授答辩委员会主席欧卓成教授申请学位工学硕士学科专业力学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月20日Studythestressstateofconcrete-likematerialsinSHPBexperimenttestCandidateName：YongWangSchoolorDepartment:SchoolofMechatronicalEngineeringFacultyMentor:Prof

2、.QingmingLiChair,ThesisCommittee：Prof.ZhuochengOuDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：EngineeringMechanicsDegreeby: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教育机构的学位或证书所使用过

3、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：摘要混凝土作为最常用的工程材料之一，研究其动态压缩力学性能，对于基础建设和结构防护都有着重要的现实意义，当前对混凝土材料在较高应变率下的力学特性的研究还较少。本文简要回顾混凝土材料动态压缩力学性能的研究进展,并对动态增强因子（DIF）经验公式存在的问题进行论述。指出，由于对加载方式影响试件受力状态的认识不足，前人对DIF的研究只局限于试件处于一维应力状态，并未考虑其多轴应力状态状态下的情况，应将受力状态对材料DIF的影响计入综合考量。使用LS-Dyna中72号模型（ma

4、tconcretedamagerel3，又叫K&C模型）对霍普金森杆（SHPB）压缩试验进行数值模拟，得到SHPB试件中的应力与应变状态。采用该混凝土模型分别对考虑摩擦和不考虑摩擦的不同长径比和不同直径的SHPB试件进行了数值模拟。具体工作如下：（1）选用K&C模型，设计不同长径比和不同直径的试件。通过改变试件与压杆接触界面的摩擦系数，分析试件的受力状态。结果表明界面摩擦系数以及混凝土试件长径比和直径对其在高应变率下的受力状态有较大的影响。（2）对K&C模型中抗压缩破坏系数b1、拉伸破坏系数b2、三轴拉伸破坏系数b3的影响进行了参数分析，以期调整得到合适的参数值，为以后的实验研究提供参考

5、。结果表明参数b1对应变率以及应力应变关系影响很大，而其他两个参数对应变率以及应力应变关系基本没有影响。结论对脆性材料SHPB试件的设计及SHPB实验结果的解释有一定的指导意义。关键字：SHPB试件受力状态；动态增强因子；K&C模型；混凝土类材料IABSTRACTConcreteisoneofthemostimportantmaterialsinengineering.Duetothelackofstudyonitsdynamicstrength,itisnecesarytostudythedynamicstrengthofconcrete-likematerials,especiall

6、yinthefieldofinfrastructureandconstructionprotection.Thisthesisbrieflyreviewstheprogressofthedynamiccompressionstrengthofconcrete-likematerials,andtheempiricalformulaofdynamicincreasefactor(DIF)havebeendiscussed.Itisnotedthatthedynamicloadingmayaffectthestressstateofthespecimen.Previousstudiesont

7、heDIFislimitedinone-dimensionstressstateofspecimens,whichdonotconsiderthecaseofconplexstressstate.TheinfluenceofthestressstateinSHPBofspecimenshouldbeconsideredforthedeterminatedoftheDIFofconcretematerials.Themodelnumb