橡胶混凝土动态力学性能实验研究

论文摘要

橡胶混凝土是一种把橡胶微粒作为混凝土的组成材料配制而成的特种混凝土,又称为弹性混凝土。由于橡胶改性混凝土中的橡胶作为弹性体能够阻止微裂缝的产生和发展,并吸收应变能,从而改善混凝土的抗冲击性能,提高混凝土的抗震性能和耐久性等。本文采用分离式Hopkinson压杆（SHPB实验）对橡胶混凝土的动态力学性能进行研究,在实验技术、试验方法、数据处理等方面均进行了一定的改进,主要工作有以下几个方面:（1）为了满足SHPB实验的一维假定和应力均匀性假定,对Hopkinson压杆装置进行了一定的改进。通过波形整形器技术,可以减小波形的震荡,实现试件应力的均匀性,保证实验数据的准确。（2）通过SHPB实验,获得应变率在0100S-1范围内工程级配C40橡胶混凝土的应力—应变曲线,分析高应变率下混凝土的动态力学性能,并拟合出橡胶混凝土的抗压强度计算公式。（3）采用ANSYS/LS一DYNA软件对橡胶混凝土SHPB试验进行数值模拟。先模拟试件的应力均匀性,然后用三种不同的应变率来模拟混凝土的破坏,并分析其破坏过程和破坏机理。本文对工程级配橡胶混凝土的动态力学性能和破坏机理做了探索性的研究,初步揭示了这种材料的动态力学特性,为进一步的研究及工程应用提供了有益的认识和实验依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.1.1 国内外废旧橡胶的产生及利用现状
• 1.1.2 国内外橡胶混凝土的研究现状
• 1.2 混凝土动态力学性能研究概况
• 1.2.1 混凝土率敏感材料
• 1.2.2 混凝土动态力学性能研究现状
• 1.3 本文的研究内容和研究目的
• 第二章 ： SHPB 实验装置、原理及新技术
• 2.1 SHPB 实验装置
• 2.1.1 压杆系统
• 2.1.2 测量系统
• 2.2 SHPB 实验基本假设
• 2.2.1 弹性杆中的一维应力波
• 2.2.2 应力应变均匀性原理
• 2.2.3 SHP B 实验的基本原理
• 2.3 SHPB 实验新技术
• 2.3.1 用异型子弹改良加载波形
• 2.3.2 预留间隙法
• 2.3.3 万向头技术
• 2.3.4 入射波形整流器法
• 2.4 国内外分离式霍普金森杆的研究现状
• 2.5 SHPB 试验常见问题及处理方法
• 2.6 SHPB 试验中混凝土试件尺寸的选取
• 2.7 本章小结
• 第三章 ： 橡胶混凝土动态力学性能研究
• 3.1 试验原材料
• 3.1.1 水泥
• 3.1.2 橡胶
• 3.1.3 集料
• 3.2 试验配合比设计方案
• 3.3 试件制作、成型及养护
• 3.3.1 搅拌
• 3.3.2 成型
• 3.3.3 养护
• 3.3.4 试件加工
• 3.4 试验概况
• 3.4.1 试验方法
• 3.4.2 实验仪器
• 3.4.3 SHP B 试验步骤
• 3.5 橡胶混凝土低应变率抗压试验
• 3.5.1 实验仪器和实验数据
• 3.6 橡胶混凝土动态抗压试验
• 3.6.1 试验原始数据
• 3.6.2 试验曲线处理
• 3.6.3 试验数据处理
• 3.6.4 应变率对橡胶混凝土动态抗压强度的影响
• 3.7 本章小结
• 第四章 ： SHPB 实验中混凝土破坏的数值模拟
• 4.1 LS-DYNA 软件简介
• 4.1.1 LS-DYNA 功效特点
• 4.1.2 ANSYS /LS-DYNA 程序系统
• 4.2 混凝土动态本构模型
• 4.2.1 Holmquist-Johnson-Cook 模型简介
• 4.3 HJC 模型参数和接触类型的选择
• 4.3.1 模型参数的选取
• 4.3.2 接触类型的选取
• 4.4 混凝土破坏过程数值模拟
• 4.4.1 有限元模型的建立
• 4.4.2 试样均匀性指标的讨论
• 4.5 数值模拟结果及分析
• 4.5.1 不同应变率下试样的应力一应变曲线
• 4.5.2 橡胶混凝土的破坏过程分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 ： 结论和展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢