泡沫填充混凝土的贯入力学行为研究

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1、硕士学位论文泡沫填充混凝土的贯入力学行为研究作者姓名郭周扬学科专业工程力学指导教师刘逸平教授所在学院土木与交通学院论文提交日期2015年4月StudyontheMechanicalBehaviorofFoamFilledConcreteunderPenetrationLoadingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：GuoZhouyangSupervisor：Prof.LiuYipingSouthChinaUniversityof

2、TechnologyGuangzhou,China分类号：O34学校代号：10561学号：201220105364华南理工大学硕士学位论文泡沫填充混凝土的贯入力学行为研究作者姓名：郭周扬指导教师姓名、职称：刘逸平、教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：工程力学研究方向：材料冲击动力学论文提交日期：2015年5月27日论文答辩日期：2015年6月6日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：刘济科委员：汤立群；张晓晴；蒋震宇；王迥华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明

3、：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。I作者签名：f曰期：7,4年6月广曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研宂生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机抅送交论文的复印件和电子版，允许

4、学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外)；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印V缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：丨□保密，在_____年解密后适用本授权书。杯保密，同意在校园网七发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源1总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打〜’’）曰期：2。忒.6y曰其月：c^er

5、vy■电子邮箱：摘要泡沫混凝土作为保温隔热材料已经广泛用于土木工程。目前，由于其密度低、强度低、缓冲吸能性能好和强度可设计等特点，开始作为拦阻材料应用于飞机道面拦阻系统（EngineeredMaterialArrestingSystem,EMAS），以拦停意外冲出跑道的飞机，减少飞机冲出跑道所造成的危害。在该应用中，泡沫混凝土受到飞机机轮滚动冲击的作用，但由于泡沫混凝土材料内部存在大量孔洞，自然环境下易吸水老化，耐久性差。泡沫填充混凝土（FoamFilledConcrete,FFC）是将聚苯乙烯泡

6、沫（Expandedpolystyrene，EPS）颗粒作为轻质骨料加入水泥砂浆中制成的一种新型混凝土，可望解决EMAS的耐久性差问题。本文通过圆柱平头和缩比机轮的动静态贯入实验，研究泡沫填充混凝土的动静态贯入力学性能，为该材料应用于飞机道面拦阻系统提供理论依据，具体研究内容如下：（1）研究飞机拦阻问题中涉及的特征尺寸、特征时间、特征质量、特征密度和特征强度等物理量的量纲和量级，运用量纲分析和能量守恒对EMAS拦阻飞机的过程进行了分析，确定了影响拦阻距离的相关物理量，建立了针对不同机型飞机的拦阻距

7、离预测模型。（2）研究泡沫填充混凝土在圆柱平头和缩比机轮准静态贯入荷载作用下的力学性能与吸能特性。采用准静态圆柱平头贯入实验，研究不同泡沫掺量泡沫填充混凝土的准静态贯入力学特性，分析准静态圆柱平头贯入失效荷载与泡沫体积含量、材料的剪切强度和单轴压缩屈服应力之间的关系，进而对泡沫填充混凝土材料的准静态圆柱平头贯入失效荷载进行预测；采用两种不同尺寸的缩比机轮，通过准静态机轮贯入实验研究机轮尺寸和泡沫体积含量对泡沫填充混凝土机轮贯入力学行为的影响，并采用量纲分析对机轮贯入荷载进行预测。（3）研究泡沫填充

8、混凝土在圆柱平头冲击贯入荷载和缩比机轮冲击贯入荷载作用下的力学性能与吸能特性。采用圆柱平头和缩比机轮两类不同的冲击加载头，通过落锤冲击实验，研究泡沫体积含量和冲击速度对泡沫填充混凝土材料的动态贯入曲线和能量吸收特性的影响；采用量纲分析的方法分析泡沫填充混凝土在圆柱平头和机轮动态贯入荷载作用下的能量吸收特性，并推导机轮动态贯入曲线的预测函数关系式。关键词：飞机道面拦阻系统；泡沫填充混凝土；量纲分析；拦阻距离；准静态贯入；冲击贯入；能量吸收IAbstractFoamedconcrete