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高强钢索作为现代大跨空间结构、桥梁结构中重要的受力构件,其破坏往往会导致结构的连续倒塌,其安全性至关重要。高强钢丝作为索构件的组成材料,其在冲击、爆炸等荷载作用下往往处于高应变率状态,材料的应力应变关系与准静态下有很大不同。为了获得高强钢丝材料在这种高应变率下的本构关系,本文选用1770级高强钢丝作为研究对象,以Johnson-Cook模型为基础,开展了一系列材性试验以实现对于Johnson-Cook模型中各项相关参数的标定,建立了适用于该种钢丝的Johnson-Cook模型。在此基础之上,开展1770级高强钢丝的重力式落锤冲击试验,观察钢丝在不同冲击条件下的响应。将Johnson-Cook动态本构模型应用于数值仿真之中,将数值仿真结果与试验数据进行对比分析,验证Johnson-Cook模型在数值仿真中的可靠性。最后,开展不同参数下单根钢丝冲击荷载下的数值仿真,研究冲击物高度、冲击物质量、钢丝长度、冲击位置及钢丝中的预应力等级对钢丝抗冲击性能的影响。本文的主要内容和结论如下:(1)开展1770级高强钢丝准静态拉伸试验、霍普金森压杆试验及高温下的准静态拉伸试验,获得该种材料的静态力学参数、高应变率下的力学性能参数及高温下的力学性能参数,标定Johnson-Cook模型中的各项相关参数,获得了适用于该种材料的Johnson-Cook模型。(2)基于重力式落锤冲击试验系统及瞬态采集系统,开展了不同冲击物高度、不同钢丝长度及不同冲击位置下的单根钢丝重力式落锤冲击试验,获得1770级钢丝在不同冲击条件下的响应。(3)将Johnson-Cook模型应用于数值仿真中,对比试验与仿真结果,验证了Johnson-Cook动态本构模型在数值仿真中的可靠性。开展数值仿真研究了不同因素对1770级高强钢丝抗冲击性能的影响,可得出:冲击物速度增大、钢丝长度增加、冲击位置靠近约束端会降低钢丝的抗冲击性能;冲击物质量增加对钢丝抗冲击性能没有显著影响;在钢丝中施加一定的预应力可以一定程度上提高其抗冲击能力,但是过高的预应力会使其抗冲击能力有所降低。