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基于高速DIC的近场冲击下高强混凝土动态压缩性能研究

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振动与冲击 2023年第12期42卷 77-87,117页

作者：胡良鹏孙阳阳岳松林马林建陈徐东宁英杰宋小海河海大学土木与交通学院南京210024 陆军工程大学国防工程学院南京210007 浙江交工集团股份有限公司杭州310052 中国核工业华兴建设有限公司西南分公司重庆401122

为了解近场冲击荷载作用下装配式预制桥梁结构高强混凝土材料的破坏特征及高应变率力学响应特征,采用100 mm大直径霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)对C60及C80两种高强度等级混凝土进行单轴冲击压缩试验。获得了混凝土... 详细信息

为了解近场冲击荷载作用下装配式预制桥梁结构高强混凝土材料的破坏特征及高应变率力学响应特征,采用100 mm大直径霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)对C60及C80两种高强度等级混凝土进行单轴冲击压缩试验。获得了混凝土的应力-应变曲线、动态弹性模量及动态增长因子等动态参数。利用高速数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术对混凝土表面应变场进行研究,分析了试样破坏过程中裂纹扩展过程。试验结果表明:在高应变率下,高强混凝土试件的动态压缩强度呈现明显的率效应,但其弹性模量保持恒定;对数函数模型能够较好地表征混凝土的动态强度演化模式;宏观上可以将观察到的破坏模式划分为4种模式:完整试样、轴向劈裂、混凝土爆裂及粉碎;高应变率下,裂缝演化不稳定性增大,其扩展速率随应变率的增大而增大。

关键词：高速数字图像相关(DIC) 动态压缩霍普金森压杆(SHPB) 应变率效应高强混凝土裂缝扩展

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碳纤维布加固高强砂浆动态压缩试验研究

材料导报 2022年第10期36卷 59-64页

作者：吕闹汪海波宗琦安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001

为了研究碳纤维布(CFRP)加固后砂浆的动态强度和破碎特征,利用直径50 mm分离式Hopkinson试验装置开展不同冲击气压下普通砂浆和CFRP加固砂浆的动态压缩试验。基于孕育时间准则,分析了砂浆试件的应力率灵敏性以及瞬时峰值强度的增大趋势... 详细信息

为了研究碳纤维布(CFRP)加固后砂浆的动态强度和破碎特征,利用直径50 mm分离式Hopkinson试验装置开展不同冲击气压下普通砂浆和CFRP加固砂浆的动态压缩试验。基于孕育时间准则,分析了砂浆试件的应力率灵敏性以及瞬时峰值强度的增大趋势。结果表明:在试验的应力率范围内,普通砂浆和CFRP加固砂浆的峰值应力均随着应力率的增加而增加,而临界时间呈缩短趋势,CFRP加固砂浆的临界时间相比于普通砂浆要滞后9~61.7μs,且应力率越大,临界时间滞后的幅度越小;普通砂浆和CFRP加固砂浆的孕育时间分别为54.2μs和72.1μs,不同的孕育时间表明它们的应力的动态增长效应不同,CFRP加固砂浆的应力的动态增长效应大于普通砂浆;CFRP加固砂浆试件出现分层断裂现象,随着应力率的增大,CFRP加固砂浆的破碎特征逐步接近普通砂浆。

关键词：碳纤维布动态压缩应力率破碎特征孕育时间

不同饱和度冻结红砂岩动态压缩性能及能量特性试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第3期54卷 1131-1140页

作者：贾蓬卢佳亮毛松泽钱一锦孙占阳东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

为研究饱和度对冻结红砂岩动态压缩性能及能量特性的影响,对饱和度分别为0,25%,50%,75%和100%的冻结红砂岩进行SHPB动态冲击压缩试验。研究结果表明:不同饱和度的冻结红砂岩破坏机制主要受未冻水弱化效应、冻结强化效应和冻胀损伤效应3... 详细信息

为研究饱和度对冻结红砂岩动态压缩性能及能量特性的影响,对饱和度分别为0,25%,50%,75%和100%的冻结红砂岩进行SHPB动态冲击压缩试验。研究结果表明:不同饱和度的冻结红砂岩破坏机制主要受未冻水弱化效应、冻结强化效应和冻胀损伤效应3种机制的影响;当饱和度低于25%时,未冻结合水对岩石的动态力学性能产生弱化作用;当饱和度介于25%~75%之间时,冻结强化作用占主导地位;当饱和度高于75%时,水冰相变导致的冻胀损伤占主导地位。冻结红砂岩的峰值强度、耗散能、能量利用率随饱和度的增加均呈先减小后增大再减小的三段式分布规律,且具有明显的应变率效应,而冻结红砂岩冲击压缩破坏的分形维数随饱和度的增加呈先上升后下降再上升的趋势。冻结红砂岩的冲击压缩力学性质及其能量特征均与冻结强化和冻胀损伤的相互作用密切相关。

关键词：饱和度冰冻岩石动态压缩分形维数

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动态压缩下微介观物理新认识

物理 2022年第4期51卷 239-246页

作者：李江涛王倩男胡建波中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室绵阳621900

动态压缩下材料的响应特性由于在国防科技、航空航天、能源环境等领域的应用需求而受到广泛关注。文章从传统的动态压缩实验研究方法出发,介绍了材料在平面冲击波作用下的宏观响应行为和规律性认识,并指出了传统研究方法对描述真实材料... 详细信息

动态压缩下材料的响应特性由于在国防科技、航空航天、能源环境等领域的应用需求而受到广泛关注。文章从传统的动态压缩实验研究方法出发,介绍了材料在平面冲击波作用下的宏观响应行为和规律性认识,并指出了传统研究方法对描述真实材料行为存在的不足以及开展微介观尺度实验物理研究的迫切需求。在该需求牵引下,简要介绍了动态X射线成像、衍射、散射等原位诊断技术,并总结了动态压缩下在塑性变形、冲击相变、层裂破坏等关键动力学过程中取得的微介观物理新认识。

关键词：动态压缩原位诊断技术微介观物理材料动力学

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粗骨料粒径对混凝土动态压缩行为的影响研究

爆炸与冲击 2022年第2期42卷 29-39页

作者：王江波丁俊升王晓东杜忠华高光发南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

粗骨料作为混凝土材料组成最主要的部分,对混凝土力学性能和破坏模式有着很重要的影响。为了研究粗骨料平均粒径对混凝土动态力学性能的影响规律,针对不同平均粗骨料平均粒径(6、12、24 mm)的混凝土和砂浆材料进行了一系列SHPB试验,得... 详细信息

粗骨料作为混凝土材料组成最主要的部分,对混凝土力学性能和破坏模式有着很重要的影响。为了研究粗骨料平均粒径对混凝土动态力学性能的影响规律,针对不同平均粗骨料平均粒径(6、12、24 mm)的混凝土和砂浆材料进行了一系列SHPB试验,得到了不同应变率下各试件的应力-应变曲线,并对每种材料的动态增长因子(dynamic increase factor,DIF)与应变率的对数进行了线性拟合。结果表明:砂浆和混凝土材料的抗压强度具有明显的应变率效应,其动态抗压强度随着应变率的增加而逐渐增大,应力-应变曲线呈现相似的变化趋势;在相同的动态应变率条件下,平均粗骨料粒径为12 mm的混凝土的动态抗压强度最大,这与准静态条件下砂浆抗压强度最大截然不同;不同粗骨料粒径混凝土材料的应变率强化系数均大于砂浆材料,且随着粗骨料无量纲尺寸的增大,混凝土材料的应变率强化因子呈现先增大后减小的趋势。

关键词：粗骨料平均粒径动态压缩混凝土应变率强化因子 SHPB

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星形衍生多胞薄壁管的动态压缩

应用力学学报 2022年第4期39卷 758-765页

作者：刘英志何玉龙王志华太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所太原030024

多胞薄壁管具有成本低、比强度高、吸能效率高等特点,被广泛用作于能量吸收装置。本研究通过实验验证了有限元模型的准确性,研究了截面拓扑、壁厚梯度对星形衍生多胞薄壁管能量吸收的影响。结果表明:多边形基星形衍生薄壁管边数的增加... 详细信息

多胞薄壁管具有成本低、比强度高、吸能效率高等特点,被广泛用作于能量吸收装置。本研究通过实验验证了有限元模型的准确性,研究了截面拓扑、壁厚梯度对星形衍生多胞薄壁管能量吸收的影响。结果表明:多边形基星形衍生薄壁管边数的增加会降低结构的耐撞性与稳定性;同时,二阶五边形基星形衍生薄壁管具有最大的比吸能及平均压缩力;另外,负梯度结构可以在保留结构拓扑和功能的条件下显著提高结构的耐撞性。

关键词：多胞薄壁管截面拓扑动态压缩能量吸收

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锆/聚四氟乙烯活性材料的动态压缩特性

兵工学报 2020年第S2期41卷 56-62页

作者：李尉任会兰宁建国郝莉北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京建筑大学理学院北京100044

采用弹道枪和高温同步分离式霍普金森压杆装置研究了锆/聚四氟乙烯(Zr/PTFE)活性材料在高应变率下的撞击反应特性和动态力学行为。高速摄影结果显示,Zr/PTFE活性材料撞击钢靶时可以发生剧烈的化学反应,放出大量的热。材料的反应持续时... 详细信息

采用弹道枪和高温同步分离式霍普金森压杆装置研究了锆/聚四氟乙烯(Zr/PTFE)活性材料在高应变率下的撞击反应特性和动态力学行为。高速摄影结果显示,Zr/PTFE活性材料撞击钢靶时可以发生剧烈的化学反应,放出大量的热。材料的反应持续时间强烈地依赖于撞击速度。在应变率范围6000~10800 s-1内,活性材料的动态压缩应力-应变曲线呈现出典型弹性-塑性强化的变形特征;材料的屈服强度和强度极限均反映出材料有明显的温度软化效应。扫描电镜结果显示,Zr/PTFE活性材料的主要失效机制是金属颗粒和聚四氟乙烯基体的脱粘以及聚四氟乙烯基体的变形。

关键词：锆/聚四氟乙烯活性材料分离式霍普金森压杆撞击反应特性动态压缩

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纳米晶化对锆基非晶合金动态压缩性能的影响

金属学报 2019年第12期55卷 1561-1568页

作者：金辰日杨素媛邓学元王扬卫程兴旺北京理工大学材料学院北京100081 北京理工大学冲击环境材料技术重点实验室北京100081

以铸态Zr-Cu-Ni-Al-Nb非晶合金为材料,通过控制退火保温时间获得部分纳米晶化非晶合金,并采用DSC、XRD、HRTEM、SEM、准静态及动态压缩等手段,研究了纳米晶化对非晶合金在不同应变率下的抗压强度以及断裂机制的影响。结果表明,随着退火... 详细信息

以铸态Zr-Cu-Ni-Al-Nb非晶合金为材料,通过控制退火保温时间获得部分纳米晶化非晶合金,并采用DSC、XRD、HRTEM、SEM、准静态及动态压缩等手段,研究了纳米晶化对非晶合金在不同应变率下的抗压强度以及断裂机制的影响。结果表明,随着退火保温时间的增加,锆基非晶合金内部纳米级晶化相的体积分数及尺寸均增加。退火态非晶合金的抗压强度随着保温时间增加先增大后减小;应变率变化也会影响其抗压强度,从1×10^-3s^-1增加到1×10^3s^-1时强度降低,继续增加到3×10^3s^-1时强度有所升高。不同程度的纳米晶化对非晶合金的断裂特征产生影响,随着晶化程度的增大,压缩试样的断口形貌从脉状花样向类准解理特征再向河流状花样转变。

关键词：非晶合金纳米晶化动态压缩断口形貌

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高围压下钢纤维混凝土动态压缩性能

建筑科学 2022年第9期38卷 27-34页

作者：马连华朱思宪孙可可河北大学建筑工程学院河北保定071002 河北大学质量技术监督学院河北保定071002

为探究不同纤维含量与围压对钢纤维混凝土动态压缩性能的影响,首先对描述混凝土动态损伤和塑性变形的两种本构模型进行了对比,将改进的损伤塑性模型通过子程序嵌入到有限元软件ABAQUS中,并在此基础上对钢纤维混凝土在高围压条件下的动... 详细信息

为探究不同纤维含量与围压对钢纤维混凝土动态压缩性能的影响,首先对描述混凝土动态损伤和塑性变形的两种本构模型进行了对比,将改进的损伤塑性模型通过子程序嵌入到有限元软件ABAQUS中,并在此基础上对钢纤维混凝土在高围压条件下的动态压缩性能进行了数值模拟。结果表明,改进的混凝土损伤塑性模型在模拟准确性上要好于传统的混凝土损伤塑形模型。钢纤维混凝土随着纤维含量与围压的增加,韧性与强度也随之增加。本文研究结果对钢纤维混凝土在高围压下的力学性能评估和工程应用提供一定的参考。

关键词：钢纤维混凝土动态压缩围压损伤塑性模型有限元