山东大学学报(工学版) ›› 2017, Vol. 47 ›› Issue (1): 68-75.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.104
李明,朱召泉,刘琳*
LI Ming, ZHU Zhaoquan, LIU Lin*
摘要: 为了探求混凝土动态压缩试验入射波形的改善方法,从而进一步研究冲击荷载作用下混凝土动态损伤及力学性能,采用常规的大直径分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)进行混凝土的动态压缩试验。然而入射脉冲的弥散效应和严重的高频震荡现象会对试验结果会产生较大的误差,所以试件在破坏前应力均匀分布要求且保持恒应变率加载是保证试验有效性及试验结果可靠性的关键。通过黄铜整形器改善入射波形以减小试验误差,然后利用理论公式与试验相结合的方式,通过控制变量,进一步研究气压、冲击次数等对混凝土动态损伤的影响。研究结果表明:较薄的小直径实心铜片整形器可以提高试验准确度;随着重复冲击次数的增加,混凝土损伤度逐渐提高,动态弹性模量减小,抵抗冲击的能力减弱。
中图分类号:
| [1] BISCHOFF P H. Compressive behavior of concrete at high strain rates[J].Material and Structure, 1991, 144(24):425-450. [2] 商霖,宁建国.强冲击载荷下混凝土动态本构关系[J].工程力学, 2005, 22(2):116-119. SHANG Lin, NING Jianguo. Dynamic constitutive relationship of concrete subjected to shock loading[J].Engineering Mechanics, 2005, 22(2):116-119. [3] 商霖,宁建国,孙远翔.强冲击载荷作用下钢筋混凝土本构关系的研究[J].固体力学学报,2005, 26(2):175-181. SHANG Lin, NING Jianguo, SUN Yuanxiang. The constitutive relationship of reinforced concrete subjected to shock loading[J]. Acta Mechanics Solida Sinica, 2005, 26(2):175-181. [4] 杨友山, 陈小伟.脉冲整形器对SHPB波形的影响[J].西南科技大学学报, 2013(1):36-42. YANG Youshan, CHEN Xiaowei. The effect of impulse shaper on the SHPB waves[J].Journal of Southwest University of Science and Technology, 2013(1):36-42. [5] 帅晓蕾.冲击荷载作用下混凝土动力性能试验研究及有限元分析[D].长沙:湖南大学, 2013. SHUAI Xiaolei. Mechanical properties experimental study and finite element analysis of concrete under the impact load[D].Changsha: Hunan University, 2013. [6] 宁建国,刘海峰,商霖.强冲击荷载作用下混凝土材料动态力学特性及本构模型[J].中国科学(物理学 力学 天文学), 2008(6):759-772. NING Jianguo, LIU Haifeng, SHANG Lin.The dynamic mechanical properties and constitutive model of concrete under strong impact loading[J].Scientia Sinica(Physica, Mechanica & Astronomica), 2008(6):759-772. [7] 李志强, 陈维毅, 王志华.子弹长度对SHPB测试影响的研究[J].机械强度, 2010(6):942-945. LI Zhiqiang, CHEN Weiyi, WANG Zhihua. Study on the effect of striker bar length on the SHPB measurements[J]. Journal of Mechanical Strength, 2010(6):942-945. [8] 戴凯, 刘彤, 王汝恒, 等.混凝土SHPB试验的波形整形材料研究[J].西南科技大学学报, 2010(1):24-29. DAI Kai, LIU Tong, WANG Ruheng, et al. Research on SHPB experiment of wave shaping material of concrete[J].Journal of Southwest University of Science and Technology, 2010(1):24-29. [9] 常列珍.SHPB试验技术应注意的几类问题[J].科技情报开发与经济, 2007(4):169-171. CHANG Liezhen. Several kinds of problems that should be paid attention to in SHPB experimental technology[J]. Development of Scientific and Technical Information and Economic, 2007(4):169-171. [10] 常列珍,张治民. SHPB试验技术及其发展[J]. 机械管理开发, 2006(5):29-31. CHANG Liezhen, ZHANG Zhimin. SHPB experimental technology and its development[J]. The Mechanical Management and Development, 2006(5):29-31. [11] 李为民,许金余.大直径分离式霍普金森压杆试验中的波形整形技术研究[J]. 兵工学报, 2009(3):350-355. LI Weimin, XU Jinyu. Pulse shaping techniques for large-diameter split hopkinson pressure bar test[J].Acta Armamentarii, 2009(3):350-355. [12] 李正. AZ31镁合金板条温热电磁成形试验及本构模型研究[D].武汉:武汉理工大学, 2009. LI Zheng. The forming experiments and constitutive model research of AZ31 magnesium alloy strip-shaped sheet under the HVF & warm forming conditions[D].Wuhan: Wuhan University of Technology, 2009. [13] 冯明德, 彭艳菊, 刘永强, 等.SHPB试验技术研究[J].地球物理学进展, 2006(1):273-278. FENG Mingde, PENG Yanju, LIU Yongqiang, et al.Study on SHPB technique[J].Progress in Geophysics, 2006(1):273-278. [14] 杨友山,陈小伟,刘娟娟. 紫铜脉冲整形器的设计研究[J]. 价值工程, 2013(2):29-32. YANG Youshan, CHEN Xiaowei, LIU Juanjuan.Research on copper pulse shaper design[J]. Value Engineering, 2013(2):29-32. [15] 陶俊林.SHPB试验中几个问题的讨论[J].西南科技大学学报, 2009(3):27-35. TAO Junlin. Some questions need to discuss in the SHPB experiment[J].Journal of Southwest University of Science and Technology, 2009(3):27-35. [16] 李为民, 许金余, 沈刘军, 等. Φ100 mm SHPB应力均匀及恒应变率加载试验技术研究[J].振动与冲击, 2008(2):129-132, 181-182. LI Weimin, XU Jinyu, SHEN Liujun, et al. Study on 100 mm-diameter SHPB techniques of dynamic stress equilibrium and nearly constant strain rate loading[J].Journal of Vibration and Shock, 2008(2):129-132, 181-182. [17] 李为民,许金余,翟毅,等.冲击荷载作用下碳纤维混凝土的力学性能[J]. 土木工程学报, 2009(2):24-30. LI Weimin, XU Jinyu, ZHAI Yi, et al.Mechanical properties of carbon fiber reinforced concrete under impact loading[J]. China Engineering Journal, 2009(2):24-30. [18] 杨润年.钢纤维混凝土静力损伤及疲劳损伤研究[D].广州:华南理工大学, 2013. YANG Runnian. Research on static and fatigue damage of steel fiber reinforced concrete[D]. Guangzhou: South China University of Technology, 2013. [19] 高智珺, 崔新壮, 隋伟, 等.大型失控车辆与隧道衬砌的动态相互作用与损伤分析[J].山东大学学报(工学版), 2014, 44(5):49-57. GAO Zhijun, CUI Xinzhuang, SUI Wei, et al. Dynamic interaction and damage analysis of large runaway vehicle and tunnel lining[J].Journal of Shandong University(Engineering Science), 2014, 44(5):49-57. [20] 李世民, 李晓军.几种常用混凝土动态损伤本构模型评述[J].混凝土, 2011(6):19-22. LI Shimin, LI Xiaojun. Review on current dynamic damage constitutive models of concrete[J].Concrete, 2011(6):19-22. [21] 李天华.爆炸荷载下钢筋混凝土板的动态响应及损伤评估[D].西安:长安大学, 2012. LI Tianhua. Dynamic response and damage assessment of reinforced concrete slabs subjected to blast loading[D]. Xi'an: Chang'an University, 2012. [22] ZHOU Jikai, GE Limei. Effect of strain rate and water-to-cement ratio on compressive mechanical behavior of cement mortar[J]. Journal of Central South University, 2015(3):1087-1095. [23] 胡伟华.不同工况下混凝土动态损伤特性研究[D].宜昌:三峡大学, 2015. HU Weihua. Dynamic damage properties of concrete under different working conditions[D]. Yichang: China Three Gorges University, 2015. [24] 裴永乐.混凝土与砂浆动态损伤演化研究[D].北京:北京理工大学, 2015. PEI Yongle. Research on the evolution of dynamic damage of concrete and mortar[D].Beijing: Beijing Institute of Technology, 2015. [25] 肖诗云, 张剑.不同应变率下混凝土受压损伤试验研究[J].土木工程学报, 2010(3):40-45. XIAO Shiyun, ZHANG Jian.Compressive damage experiment of concrete at different strain rates[J].China Civil Engineering Journal, 2010(3):40-45. |
| [1] | 薛刚, 张一帆, 刘江森, 董伟. 钢渣细骨料混凝土软化曲线逆推分析[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(6): 120-128. |
| [2] | 薛刚,邱永康,秦政博,董伟. 盐溶液干湿循环作用下钢渣细骨料混凝土的耐久性[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(5): 130-139. |
| [3] | 薛刚,刘秋雨,董伟,李京军. 冲击荷载下钢渣细骨料混凝土力学特性及本构关系[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(4): 108-117. |
| [4] | 薛刚,邬松,董伟. 碳化钢渣细骨料混凝土本构关系[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(2): 97-105. |
| [5] | 银英姿,魏景涛,泽里罗布,董伟. 基于Wiener退化过程的纤维混凝土抗冻性[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(2): 106-113. |
| [6] | 张启懿,邹春霞,郭晓松,宋育鑫,郑建庭,赵溢. NaOH改善粉煤灰混凝土微结构及抗风蚀-冻融耐久性能[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(4): 131-140. |
| [7] | 董伟,朱相茹,王雪松,周梦虎. 氯盐干湿循环下风积沙混凝土微观结构演变[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(4): 115-121. |
| [8] | 罗靓,晏宇翔,吕辉,张成明. 异形钢管混凝土轴压短柱力学性能[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(3): 103-114. |
| [9] | 王鹏, 黄成, 赵国浩, 张峰. 混凝土单箱三室箱梁水化热温度场及应变场模型试验[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(1): 109-122. |
| [10] | 董伟,周梦虎,王雪松,薛刚,王栋. 碳化-冻融作用对风积沙混凝土氯离子传输的影响[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(1): 123-130. |
| [11] | 张强勇,燕志超,郭鑫. 地下实验室开挖围岩损伤评价方法及应用[J]. 山东大学学报 (工学版), 2023, 53(5): 57-64, 73. |
| [12] | 王旭昊,刘倩倩,李虎成,李程,李鹏,凌一峰. 装配式水泥混凝土路面板空心形式研究与优化[J]. 山东大学学报 (工学版), 2022, 52(4): 139-150. |
| [13] | 刘文杰,杨学英,张波,范志鑫,李成新,杨惠茗,李景龙. 含裂隙无腹筋梁的抗剪承载能力[J]. 山东大学学报 (工学版), 2022, 52(3): 42-50. |
| [14] | 李军伟,徐飞,王兵,高阳. 混凝土不同骨料粒径对声发射检测的影响[J]. 山东大学学报 (工学版), 2021, 51(5): 84-90. |
| [15] | 周术明,颜东煌. 基于裂缝参数的钢筋混凝土预裂梁刚度试验研究[J]. 山东大学学报 (工学版), 2021, 51(1): 53-59. |
|