冲击荷载作用下黄土动力特性研究

作     者：童朝霞 邢大鹏 郝志宾 许国一 冯锦艳 

作者机构：北京航空航天大学交通科学与工程学院 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划资助(2023YFB2603605) 

主　　题：道路工程 动力特性 分离式霍普金森压杆 黄土 含水率 元件组合模型 高应变率 

摘      要：为了研究黄土在冲击荷载作用下的动力响应特性，利用可靠的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验技术，对含水率分别为13%、16%、19%和22%的黄土试样进行了多组不同应变率的冲击压缩试验，撞击杆的设计速度分别为4m·s-1、6m·s-1、8m·s-1和10m·s-1。试验结果表明：冲击荷载作用下黄土试样的动应力-应变响应过程具有明显的分段性，可划分为弹性变形、塑性流动和破坏三个阶段。应变率和含水率的变化对黄土试样的动力特性影响显著，其中应变率的增加导致黄土试样出现塑性流动阶段延长的现象，含水率的增加则使得黄土试样的动应力-应变发展过程表现出由以塑性流动为主向以脆性破坏为主的转化趋势。黄土试样的屈服强度、破坏强度和破坏应变均随着应变率的增加而增加，随着含水率的增加而减小。黄土试样的压缩波速主要受含水率的影响，含水率越高，波速越大。采用考虑损伤演化的Z-W-T元件组合模型对由试验获得的黄土试样动力响应进行了模拟，结果显示由元件组合模型模拟得到的黄土试样动应力-动应变关系曲线与由分离式霍普金森压杆试验得到的动应力-应变曲线具有很好的一致性；在此基础上，对元件组合模型参数进行了深入分析，发现黄土试样对高应变率的响应比对低应变率的响应更为敏感。