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1、橡膠粉改性活性粉末混凝土沖擊壓縮性能研究StudyondynamicmechanicalpropertiesofReactivePowderConcretemodifiedbyrubberpowder工程領(lǐng)域：建筑與土木工程作者姓名：郭文健指導(dǎo)教師：朱涵教授企業(yè)導(dǎo)師：高翔高級(jí)工程師天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一七年十二月摘要活性粉末混凝土（ReactivePowderConcrete，RPC）作為一種超高性能混凝土，具有超高強(qiáng)度、高耐久性、體積穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn)，在建筑結(jié)構(gòu)、核工程和抗爆結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)
2、際工程應(yīng)用中，活性粉末混凝土不可避免的承受撞擊、地震、爆炸等動(dòng)力荷載，此時(shí)混凝土表現(xiàn)出不同于準(zhǔn)靜態(tài)加載時(shí)的力學(xué)特性，對(duì)活性粉末混凝土的抗沖擊性能提出了更高的要求。而目前關(guān)于活性粉末混凝土的研究多集中在制備技術(shù)、準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能等方面的研究，對(duì)于沖擊荷載作用下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和沖擊韌性的研究相對(duì)較少，因此本文針對(duì)這方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。本文采用?38mm分離式霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置，對(duì)不同橡膠粉摻量（等體積替代法，0%、5%、10%和15%）的活性粉末混凝土進(jìn)行了不同應(yīng)變率下的沖擊壓縮試驗(yàn)，得到了橡膠粉改性RPC的沖擊破
3、壞形態(tài)和應(yīng)力-應(yīng)變曲線，分析了橡膠粉改性RPC峰值應(yīng)力和峰值應(yīng)變的應(yīng)變率效應(yīng)。研究結(jié)果表明，橡膠粉改性RPC是一種應(yīng)變率敏感材料，其中峰值應(yīng)力隨著應(yīng)變率的增大而增加，而隨著橡膠粉摻量的增加，材料的動(dòng)力增長(zhǎng)系數(shù)不斷增大；峰值應(yīng)變隨著應(yīng)變率的增大而增大，橡膠粉的摻入會(huì)增大試件的峰值應(yīng)變。引入比能量吸收指標(biāo)評(píng)價(jià)材料的沖擊韌性，結(jié)果表明橡膠粉改性RPC的沖擊韌性隨著應(yīng)變率的增大而增強(qiáng)，最大增幅達(dá)25.6%，隨著橡膠粉摻量的增加而增強(qiáng)。根據(jù)應(yīng)變等價(jià)性假說(shuō)建立材料動(dòng)態(tài)損傷本構(gòu)模型，基于Weibull分布確定材料的損傷變量D。
4、該動(dòng)態(tài)損傷模型參數(shù)簡(jiǎn)單，使用方便，可以通過(guò)參數(shù)m值反映材料的韌性；將計(jì)算所得橡膠粉改性RPC動(dòng)態(tài)損傷本構(gòu)模型與試驗(yàn)曲線對(duì)比，兩者具有較好的一致性，驗(yàn)證了該模型的有效性。采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析軟件，建立橡膠粉改性RPC在沖擊荷載作用下的有限元模型，確定材料HJC本構(gòu)模型參數(shù)，獲得了試件在整個(gè)加載過(guò)程中應(yīng)力、應(yīng)變變化規(guī)律，再現(xiàn)了試件的沖擊破壞形態(tài)，數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合度較高。RPC在抗沖擊、抗爆結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用是目前混凝土材料的前沿研究，本文系統(tǒng)的分析了橡膠粉改性RPC的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，提升了材料的
5、抗沖擊性能和沖擊韌性，使RPC在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用更具優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：分離式霍普金森壓桿，活性粉末混凝土，橡膠粉，應(yīng)變率，本構(gòu)模型，LS-DYNAIABSTRACTReactivepowderconcreteisakindofultra-highperformanceconcretewhichhasmanyadvantages,suchasgoodmechanicalproperties,remarkablevolumestabilityandexcellentdurability,andithasbeenwidel
6、yusedinthefieldsofconstruction,nuclearengineeringandanti-explosionstructure.Inpracticalapplication,ReactivePowderConcrete(RPC)isinevitablysubjectedtodynamicloadsuchasimpact,earthquakeandexplosion,andconcreteshowsdifferentmechanicalpropertiesatquasi-staticload
7、ing,whichposeshigherrequirementsontheimpactresistanceofRPC.Atpresent,theresearchesonRPCconcentrateonthepreparationtechnologyandquasi-staticmechanicalproperties,however,thestudiesofdynamicmechanicalpropertiesandimpacttoughnessunderimpactloadingarerelativelyabs
8、ent.Thispaperaimstoinitiatesystematicstudytoonthisaspect.Inthispaper,theimpactcompressiontestsofRPCwithdifferentrubberpowdercontent(equalvolumesubstitutionmethod,0%,5%,10%and15%)werecarri
