大尺寸混凝土一维动态拉伸实验及其数值分析

利用有限元数值分析法对混凝土一维拉伸层裂实验进行了探讨,并采用Holmquist—Johnson—Cook混凝土本构模型进行计算．结果显示试件截面应力分布均匀,满足一维拉伸层裂实验中的截面应力均匀的假设;在对比实验和数值模拟结果的情况下,模拟结果也验证了实验的可行性．     

冻融循环周次对陶粒混凝土动态力学性能影响的实验研究

为了研究冻融循环周次对陶粒混凝土动态力学性能的影响, 对含有页岩陶粒体积分数为0%、15%、30%、45%的陶粒混凝土试样分别进行0、10、20、30和40次的冻融循环后SHPB动态压缩实验. 实验表明: 陶粒混凝土的动态力学性能随着冻融循环周次增加而弱化, 动态压缩强度随着应变率的增加而增大, 并给出了冻融循环周次对陶粒混凝土动态压缩强度的变化规律.     

基于霍普金森拉杆试验的焊点焊核区动态本构关系确立

以DC53DZ为基板, 进行焊点结构的焊核区力学特性研究. 通过设计试验试件并利用MTS静态拉伸机及霍普金森拉杆(Split Hopkinson Tension Bar, SHTB)对其进行准静态拉伸及应变率600~1600S-1之间的动态拉伸试验, 得到焊核区的力学特性, 并确立了其基于Cowper- Symonds本构方程参数. 利用数值仿真对焊核动态拉伸试验进行模拟, 验证了设计试件的长宽比能使试件满足试验要求的轴向应力应变均匀状态. 最后由模型中得到的焊核区应力－应变曲线与试验数据拟合, 再现了焊核区材料特性试验曲线. 验证了DC53DZ钢板的焊点焊核的本构方程参数的合理性.     

Z型Q345冷弯钢构件率相关本构模型下的动态冲击失稳研究

以Z型Q345薄壁冷弯钢构件为研究对象, 首先测试了试验钢在10-4~102s-1应变率内的材料力学属性, 并拟合得到了由Johnson-Cook本构模型表述的材料本构参数, 同时对拉伸断裂的试件断口做了微观形貌分析. 接着, 在落锤装置上对Z型冷弯钢构件做不同速度的轴向冲击试验, 研究构件受到冲击的动态失稳变形情况. 然后, 通过ABAQUS软件建立了可以反映锤头冲击构件过程的仿真模型, 考虑应变率效应和初始缺陷等因素, 分析了构件主要部位端部质点的位移和速度变化情况以及应力波传播效应的影响. 结果表明 薄壁冷弯钢构件受到外部冲击作用会产生动态屈曲, 随着冲击载荷增大, 发展为明显的塑性变形. 应力波的传播效应对动态屈曲模态的阶跃起着关键的作用.     

基于域分解法的大规模有限元数值计算

描述了在微机并行计算机群上用域分解法对大规模工程问题进行有限元并行分析的方法．为了节省内存和计算时间，开发的系统使用了动态载荷配平和等级分布式数据管理技术．本系统对120万自由度以上的切口拉伸模型顺利地应用并进行了有效的静态弹性应力分析．     

薄钢片动态撕裂中断裂韧性的评定

提出了一个关于薄钢片动态撕裂试验能量分析法．在摆锤冲击试验机上按原始的实验方法获得了起始动态断裂韧性R0,dyn,和动态撕裂模量Tdym，为了比较对同样材料进行了静态撕裂试验，以研究加载率V对断裂基本功ГC的影响．结果表明，在加载率1mm／min到300mm／min的变化范围内，断裂基本功Гc随加载率的对数略有下降．由于屈服应力随加载率而增加，作R0,dyn和Tdyn的比较时，观察到动态断裂韧性较之静态结果有一个明显的下降．     

基于灰色理论掺风积沙自密实混凝土强度分析与预测

在C30掺风积沙自密实混凝土正交试验基础上,分析风积沙取代率、砂率、水胶比、颗粒级配、粉煤灰掺量与其强度之间的联系与规律.在灰色理论的基础上运用正交试验数据建立多变量传统灰色模型、灰色优化模型,将其应用于C30掺风积沙自密实混凝土强度预测中.模型预测结果显示,灰色优化模型具有高预测精度与低预测误差的特性,强度预测趋势图表现出与实验数据更好的接近性.从作用机理上分析了掺风积沙自密实混凝土内部各材料状态随龄期的变化以及抗压强度与劈裂抗拉强度的主要影响因素.灰色理论结合正交试验方法对于使用新疆优势资源风积沙配制自密实混凝土具有指导意义,上述优化模型可为掺风积沙自密实混凝土的现场施工与试验设计提供更多可靠的强度数据借鉴,对于合理高效的利用资源具有一定意义.     

混凝土材料动态本构关系

利用改装的杆径为φ74mm的直锥变截面式Hopkinson压杆对混凝土材料进行动态压缩实验,系统地研究了混凝土的应变率硬化效应和损伤软化效应,进而拟合出混凝土材料的损伤型线性粘弹性本构关系。     

泡沫混凝土动态力学性能及破坏形式

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对泡沫混凝土在不同应变率下的动态力学性能及破坏形式进行研究, 并使用高速摄影机记录试件的破坏过程. 实验结果表明: 泡沫混凝土的动态极限抗压强度受密度影响, 表现出明显的应变率相关性; 低应变率下, 破坏形式以均匀压实破坏为主; 高应变率下, 破坏形式呈现为逐层塌落形式; 并且, 应力—应变曲线中存在明显的应力平台. 同时, 还讨论了高应变率下应力不均匀性对泡沫混凝土破坏模式的影响.     

动态断裂韧性:特性及特点

动态断裂过程有着某些特异性并有别于静态断裂过程．断裂韧性一般随加载率提高而降低，但在某些情况下也会提高(如高聚物)．分散性和断裂表面的粗糙度随加载率而提高．时间起着重要作用，并有两个特征时间已被确认：孕育时间和临界时间．本文给出了一些典型的动态断裂例子：层裂，弹塑性动态断裂以及源于缺口的动态断裂．     

随机游走法在混凝土球形骨料投放中的应用

介绍了利用随机游走法进行球形骨料数值模拟投放的方法,并阐述了球形骨料数值模型的生成、投放、游走及有效性判定的条件.骨料模拟投放的算例表明：基于随机游走的球形骨料投放方法能在较少的计算量下获得较高的骨料填充率,骨料投放结果与实际吻合,适用于各种混凝土细观结构的模拟.     

考虑应变率效应的FRP-混凝土界面正拉黏结性能研究

为揭示FRP-混凝土界面正拉黏结性能的应变率效应, 对60个标准试件进行快速荷载下的正拉试验, 研究了加载速率、FRP种类及混凝土强度等级3个参数对FRP-混凝土界面正拉黏结强度的影响规律. 在欧洲规范建议的幂函数模型基础上, 通过回归拟合建立了考虑应变率效应的正拉黏结强度预测模型, 并验证其可靠性. 结果表明: 正拉黏结强度随着加载速率的增大而提高; 在中高加载速率时, 加载速率对正拉黏结强度的影响有减弱趋势; 黏贴CFRP的试件正拉黏结强度明显高于黏贴BFRP的试件; 正拉黏结强度随着混凝土强度等级的提高而提高.     

一种基于微孔洞聚合模型的韧性材料失效判据

通过对阵列微孔洞附近应力场的三维有限元数值模拟计算,分析了韧性材料动态失效强度与材料应变率和材料中微孔洞相对间距的数值关系.基于微孔洞聚合模型,通过对微孔洞相对间距与微孔洞附近局部静水拉应力之间数值关系的分析,认为微孔洞之间韧带上静水拉应力对微孔洞相对间距很敏感,从而建立了以微孔洞相对间距和静水拉应力为参数的韧性材料动态失效判据.基于此失效判据,通过数值模拟得到韧性材料在不同应变率下的材料失效强度,并且可以合理解释韧性材料的动态失效.     

混凝土材料的平板撞击实验与数值模拟研究

通过实验和数值模拟研究了混凝土材料在强冲击载荷（平板撞击）下的动态特性.采用内径57mm的一级轻气炮实验结合高阻锰铜压阻计的动态测试技术,得到了C40混凝土试样的原始电压-时间波形曲线,并换算得到相应的应力-时间波形;分析应力波传播速度,得到材料的最大应变率约为55.40×10s-1,压力峰值区间为0.340~2.702GPa.实测结果表明：不同位置处的压力在快速上升至峰值后均随时间衰减,且冲击波峰值随传播距离快速衰减,呈现出明显的粘弹性特征和耗散特性.并利用LS-DYNA程序对混凝土试样的平板撞击实验过程进行了数值模拟,模拟的应力-时间曲线与实测压力波形走势完全一致,峰值很接近,整体吻合较好.     

晶须增强金属复合材料电镜样品中的弹性弛豫

用有限元数值计算的方法研究了晶须增强金属复合材料电镜样品中，自由表面引起的弹性弛豫对材料中界面附近弹性应变的影响，利用电子衍射动力学理论模拟了这种弹性应变引起的会聚束电子衍射图中衍射线的宽化与分裂情况，计算结果与实验相符．并讨论了由薄膜样品中弹性应变的测定结果推算出大的块体复合材料中界面微观应变场的可能性     

RHT模型的改进与数值拟合

RHT模型普遍用于混凝土的数值模拟当中, 但该模型的相关参数较难获得. 利用SHPB实验测得C40混凝土应力应变曲线, 并从该曲线中选取RHT模型中弹性极限面和失效强度面对应的应力状态点进行数值拟合, 从而得到RHT模型参数A、N、δ、α. 并引进当前面所对应的归一化静水压参量和应变增量, 改进了损伤量D的描述, 从而改进了在混凝土数值计算中广泛应用的RHT模型. 结果表明: 改进RHT模型得到的理论应力应变曲线与实验曲线吻合良好, 可作为获得RHT模型参数的有效方法.     

陶粒混凝土冲击损伤演化的三维数值模拟

为了研究陶粒混凝土在冲击载荷下的损伤演化规律, 利用蒙特卡洛随机数和背景网格建模方法, 建立了陶粒混凝土的三维数值模型, 模拟了冲击载荷下陶粒混凝土的损伤演化过程. 研究表明: 冲击载荷下陶粒混凝土的细观损伤演化速度随着陶粒体积分数的增加和加载脉冲的增加而增加. 细观数值模拟还显示了陶粒混凝土的破坏过程, 即损伤演化从陶粒骨料开始, 之后向砂浆基体延伸扩展.