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陶瓷纤维混凝土冲击力学响应及统计损伤本构模型试验研究

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工程力学 2013年第6期30卷 148-153页

作者：苏灏扬许金余白二雷高志刚陈勇空军工程大学工程学院机场建筑工程系西安710038 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072 中国航空港建设第九工程总队新津611430

采用Φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对陶瓷纤维混凝土的动态力学性能进行研究,并验证了试验结果的有效性;基于IPBS模型(修正平行杆模型),建立考虑应变率效应的混凝土单轴受压统计损伤本构模型,模拟陶瓷纤维混凝土的动态损伤... 详细信息

采用Φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对陶瓷纤维混凝土的动态力学性能进行研究,并验证了试验结果的有效性;基于IPBS模型(修正平行杆模型),建立考虑应变率效应的混凝土单轴受压统计损伤本构模型,模拟陶瓷纤维混凝土的动态损伤破坏过程。结果表明:陶瓷纤维对普通硅酸盐混凝土的增强增韧效果明显,尤其是在高应变率范围内;SHPB试验过程中应力均匀性和恒应变率加载条件得到了较好地满足;动态损伤本构模型提供曲线与试验曲线吻合较好,能够较为准确地描述陶瓷纤维混凝土破坏前的应力应变关系。

关键词：陶瓷纤维霍普金森压杆动态力学性能应变率本构模型

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高温下混凝土动态力学特性试验

材料热处理学报 2012年第3期33卷 22-27页

作者：范飞林许金余李志武苏灏扬任韦波空军工程大学工程学院机场建筑工程系陕西西安710038 西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072

基于自行研制的适用于100 mm分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置的高温试验设备,采用相应高温试验技术在100 mm SHPB装置上对混凝土分别在常温、200、400、600、800和1000℃下的动态力学特性进行了试验研... 详细信息

基于自行研制的适用于100 mm分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置的高温试验设备,采用相应高温试验技术在100 mm SHPB装置上对混凝土分别在常温、200、400、600、800和1000℃下的动态力学特性进行了试验研究。结果表明:高温下混凝土的动态应力应变曲线体现出温度效应和应变率效应,随温度和应变率增大,曲线逐渐表现出塑性特性;高温下混凝土的动态抗压强度随温度升高或平均应变率增长先提高后降低;高温下混凝土的动态峰值应变随温度升高或平均应变率增大而不断提高,动态峰值应变与平均应变率之间存在近似线性增长关系;高温下的动态峰值应变大于常温下,相对增幅随温度升高或应变率增大而不断提高。

关键词：高温混凝土动态力学特性大直径SHPB试验

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高温后混凝土冲击破碎能耗及分形特征研究

兵工学报 2014年第5期35卷 703-710页

作者：施劲松许金余任韦波苏灏扬武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070 空军工程大学机场建筑工程系陕西西安710038

为研究高温后混凝土在冲击破碎过程中的能量耗散特性及碎块块度分布规律,采用100 mm分离式霍普金森压杆装置,对不同温度(常温、200℃、400℃、600℃、800℃)作用后的混凝土进行冲击压缩实验,分析了冲击弹速和温度对试件冲击破碎能耗... 详细信息

为研究高温后混凝土在冲击破碎过程中的能量耗散特性及碎块块度分布规律,采用100 mm分离式霍普金森压杆装置,对不同温度(常温、200℃、400℃、600℃、800℃)作用后的混凝土进行冲击压缩实验,分析了冲击弹速和温度对试件冲击破碎能耗、破坏形态及碎块分形维数的影响。研究结果表明:同一温度下,耗散能随弹速和应变率的升高不断增大,同一弹速下,耗散能随温度的升高总体呈下降趋势;冲击破坏后混凝土破碎块度分布是一个统计意义上的分形,随弹速及温度的升高,试件破碎程度增大,碎块数目增多、尺寸减小,分形维数增大;耗散能与碎块分形维数的变化在相同温度下具有一定的正相关性。由此可见,不同温度、弹速下混凝土的冲击破碎是外部能量驱动下的分形演化过程。

关键词：爆炸力学混凝土高温 SHPB 能量耗散分形维数

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高温后玄武岩纤维混凝土冲击破碎分形特征

振动与冲击 2014年第10期33卷 167-171,188页

作者：任韦波许金余刘远飞苏灏扬空军工程大学机场建筑工程系西安710038 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

采用Ф100 mm分离式霍普金森压杆试验系统,对高温后素混凝土（Plain Concrete,PC）及玄武岩纤维混凝土（Basalt Fiber Reinforced Concrete,BFRC）在冲击荷载作用下破碎块度分布、破碎分维及能耗特性进行研究。结果表明,冲击破坏后试件... 详细信息

采用Ф100 mm分离式霍普金森压杆试验系统,对高温后素混凝土（Plain Concrete,PC）及玄武岩纤维混凝土（Basalt Fiber Reinforced Concrete,BFRC）在冲击荷载作用下破碎块度分布、破碎分维及能耗特性进行研究。结果表明,冲击破坏后试件破碎块度分布为统计意义的分形,温度及弹速的升高导致试件破碎程度及分维值总体增大;BFRC分维在常温及600℃~800℃时普遍小于PC,在200℃~400℃时随弹速提高较PC先减小后增大,纤维掺量为0.2%时BFRC分维相对较大;同一温度下试件能耗密度随分维的增大而增大,相同能耗密度下分维随温度的升高而增大;BFRC分维随弹速的变化有两个临界速度特征点：起裂临界及粉碎临界弹速,在此弹速范围内,试件破碎分形演化特征明显,分维随弹速提高显著增大,且临界弹速随温度的升高逐渐下降。

关键词：玄武岩纤维混凝土高温 SHPB 冲击破碎分形维数

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陶瓷纤维对普通硅酸盐混凝土的强韧化效应

高压物理学报 2013年第1期27卷 69-75页

作者：苏灏扬许金余高志刚李志武杨坤空军工程大学机场建筑工程系陕西西安710038 西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072

采用液压试验机和100mm分离式霍普金森压杆实验装置,研究了体积分数为0.1%、0.2%和0.3%的陶瓷纤维混凝土的准静态和动态力学性能,分析了陶瓷纤维的增强机理,并将其与相同纤维体积分数的碳纤维混凝土进行对比。结果表明:陶瓷纤维改善... 详细信息

采用液压试验机和100mm分离式霍普金森压杆实验装置,研究了体积分数为0.1%、0.2%和0.3%的陶瓷纤维混凝土的准静态和动态力学性能,分析了陶瓷纤维的增强机理,并将其与相同纤维体积分数的碳纤维混凝土进行对比。结果表明:陶瓷纤维改善了普通硅酸盐混凝土的准静态力学性能;纤维体积分数为0.3%时,抗压强度提高15.0%,劈裂抗拉强度提高8.5%,抗折强度提高12.7%。冲击荷载作用下,陶瓷纤维混凝土的动态抗压强度和比能量吸收随平均应变率的增加近似线性增长;体积分数为0.2%时,陶瓷纤维的增强、增韧效果最佳。陶瓷纤维对普通硅酸盐混凝土的增强、增韧效果总体上优于碳纤维。

关键词：陶瓷纤维应变率动态抗压强度比能量吸收增强机理

冲击荷载下高流态地质聚合物混凝土的强度特性

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建筑材料学报 2014年第1期17卷 72-77页

作者：罗鑫许金余苏灏扬白二雷李为民空军工程大学机场建筑工程系陕西西安710038 西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072 广州军区空军后勤部机场处广东广州510052

以矿渣、粉煤灰为原材料,NaOH,Na_2CO_3为碱激发剂,制备了强度等级为C30的高流态地质聚合物混凝土(highly fluidized geopolymer concrete,HFGC),并采用经波形整形技术改进后的φ100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置测试了HFGC在冲击... 详细信息

以矿渣、粉煤灰为原材料,NaOH,Na_2CO_3为碱激发剂,制备了强度等级为C30的高流态地质聚合物混凝土(highly fluidized geopolymer concrete,HFGC),并采用经波形整形技术改进后的φ100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置测试了HFGC在冲击荷载下的强度特性,包括动态劈裂拉伸强度和动态压缩强度.结果表明:HFGC的动态强度特性表现出了明显的应变率相关性,其增强因子可用平均应变率的对数线性表示;动态劈裂拉伸状态下的应变率敏感阀值为5.027 s^(-1),动态压缩状态下的应变率敏感阀值为28.89 s^(-1),动态劈裂拉伸强度的应变率敏感性要比动态压缩强度强;HFGC的动态强度特性的定性趋势与普通混凝土一致,但与普通混凝土相比,HFGC的应变率敏感性因其具备特有的无机缩聚三维氧化物网络结构而更为明显,可以更有效地发挥其在冲击荷载作用下的整体强度特性.由此可见,HFGC是应变率敏感材料.

关键词：高流态地质聚合物混凝土分离式霍普金森压杆动态劈裂拉伸试验动态压缩试验强度特性波形整形技术

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陶瓷纤维混凝土的抗冲击性能试验研究

建筑材料学报 2013年第2期16卷 237-243页

作者：苏灏扬许金余白二雷罗鑫席阳阳空军工程大学机场建筑工程系陕西西安710038 西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072

采用100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了不同纤维掺量(体积分数,下同)的陶瓷纤维混凝土(CRFRC)冲击压缩特性.采用厚度为1mm,不同直径的H62黄铜波形整形器对入射波进行整形,确保了试验过程中的应力均匀性,实现了恒应变率加载... 详细信息

采用100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了不同纤维掺量(体积分数,下同)的陶瓷纤维混凝土(CRFRC)冲击压缩特性.采用厚度为1mm,不同直径的H62黄铜波形整形器对入射波进行整形,确保了试验过程中的应力均匀性,实现了恒应变率加载.结果表明:随着纤维掺量的增加,CRFRC的峰值应力和峰值应变明显增加,应力应变曲线下降段由缓变陡;冲击压缩强度和能量吸收特性较素混凝土显著提高,当应变率为(74±2)s-1时,纤维掺量为0.3%的CRFRC能量吸收率明显高于素混凝土.另外,拟合了动态强度增长因子随应变率对数变化的关系式.

关键词：陶瓷纤维混凝土动态强度增长因子过渡应变率比能量吸收

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粉煤灰/矿渣基无机聚合物早期性能研究

新型建筑材料 2019年第6期46卷 45-49,57页

作者：姜梦杰陈洋苏灏扬空军勤务学院江苏徐州221000 联勤保障部队第五储备资产管理局河北石家庄050051 空军工程大学航空工程学院陕西西安710038

基于矿渣基早强无机聚合物,分别采用2种粉煤灰制备粉煤灰/矿渣无机聚合物(FSIP),对其工作性能、早期力学性能和物相组成进行分析,并进一步研究了粉煤灰掺量为0、5%和15%的无机聚合物基快硬混凝土(IPFC)的早期力学性能变化规律。结果表明... 详细信息

基于矿渣基早强无机聚合物,分别采用2种粉煤灰制备粉煤灰/矿渣无机聚合物(FSIP),对其工作性能、早期力学性能和物相组成进行分析,并进一步研究了粉煤灰掺量为0、5%和15%的无机聚合物基快硬混凝土(IPFC)的早期力学性能变化规律。结果表明,粉煤灰的掺入对FSIP的工作性能有显著的提升效果,但整体上会对FSIP和IPFC的力学性能造成一定的削弱;粉煤灰能使材料的内部结构更加密实,但对其XRD图谱并没有明显的改变,且粉煤灰掺量越大,材料的非晶体含量越高。

关键词：无机聚合物工作性能早期力学性能微观结构物相组成

高流态地质聚合物混凝土的高应变率动态压缩变形特性

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爆炸与冲击 2014年第2期34卷 216-222页

作者：罗鑫许金余苏灏扬李为民白二雷空军工程大学工程学院机场建筑工程系陕西西安710038 西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072 广州军区空军后勤部机场处广东广州510052

以矿渣、粉煤灰为原材料，以NaOH、Na2CO3为碱激发剂，制备了强度等级为C30的高流态地质聚合物混凝土（highly-fluidized geopolymer concrete，HFGC），运用波形整形技术改进了Ф100mm SHPB实验装置，通过参数控制保证应力均匀和恒应... 详细信息

以矿渣、粉煤灰为原材料，以NaOH、Na2CO3为碱激发剂，制备了强度等级为C30的高流态地质聚合物混凝土（highly-fluidized geopolymer concrete，HFGC），运用波形整形技术改进了Ф100mm SHPB实验装置，通过参数控制保证应力均匀和恒应变率加载，对HFGC开展了动态压缩实验，分析了HFGC在冲击压缩荷载下的变形特性。HFGC属于应变率敏感材料和脆性材料，高应变率作用下，HFGC的典型应力应变曲线包括压实挤密阶段、弹性阶段和软化、屈服阶段。在10～100s^-1的应变率范围内，HFGC的峰值应变εc随应变率的变化表现出明显的冲击韧化效应，εc随应变率的升高先增大后减小，满足二次函数关系εc=-1．2×10^-6ε^2·-＋1．6×10^-4ε^·-＋0．0017，变形特性变化的临界应变率为66．7s^-1。HFGC的动态弹性模量均低于其在准静态下的弹性模量。

关键词：固体力学变形特性动态压缩实验高流态地质聚合物混凝土波形整形技术