【摘 要】
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钢筋混凝土作为传统建筑行业中最常用的结构工程材料,被广泛应用于民用建筑、桥梁工程、军事工程、岩体防护等领域。随着建筑结构不断复杂化和反恐形式的新要求,对钢筋混凝土在
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钢筋混凝土作为传统建筑行业中最常用的结构工程材料,被广泛应用于民用建筑、桥梁工程、军事工程、岩体防护等领域。随着建筑结构不断复杂化和反恐形式的新要求,对钢筋混凝土在冲击、爆破荷载作用下的动态力学行为进行有效研究就变得越来越必要。本文运用有限元模拟与实验验证的方法: 1)对于钢筋与混凝土粘结界面的处理进行了有限元模拟研究。本文在粘结滑移关系的基础上,运用Cohesive单元处理钢筋与混凝土的粘结界面,并对Cohesive单元的材料属性参数设置进行了对比性模拟实验。结果证明:为了更贴近钢筋与混凝土粘结界面的力学性能,Cohesive单元的弹性刚度值需比混凝土的弹性模量值大;本模拟中,当Cohesive单元的弹性刚度为90 GPa时,所得粘结强度最贴近理论值。 2)对小高跨比(钢筋)混凝土梁准静态、动态抗弯性能进行了四点加载方式的有限元模拟,同时进行了验证性实验。结果表明:在准静态加载下,钢筋混凝土梁的荷载曲线在到达峰值后形成一段平台,体现了钢筋对于梁底面抗拉性能的加强作用,即提高了其抗拉应力性能;小高跨比(钢筋)混凝土梁的底部产生明显拉伸塑性应变集中带,且随着加载进行而向上延伸。动态加载下,其破坏形式以冲切破坏为主,且塑性应变带起始部位集中在加载点对应的梁体面位置,此时将拉伸塑性应变集中带定义为裂纹产生区域。同时,验证性实验的结果与有限元模拟结果有较高的契合度,验证了有限元模型的可靠性。 3)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,并表现出明显的应变率相关性;低应变率下,其破坏形式为均匀压实破坏为主;高应变率下,其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,本文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。
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