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水泥砂浆是钢纤维混凝土中直接与纤维粘结接触的重要组分,其力学性能与钢纤维力学性能共同作用从而使钢纤维混凝土复合材料增强增韧,也直接影响裂纹的萌生、扩展及贯穿模式。在实际工程中,结构往往在动态冲击荷载作用下变形从而产生宏观裂纹直至失稳破坏。因此研究水泥砂浆中裂纹的扩展机理及纤维阻裂机理具有重要研究意义。本文采用物理试验和数值模拟相结合方法,首先将水泥砂浆试件制成平台巴西圆盘,利用分离式霍普金森压杆试验装置(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)对试件进行冲击劈裂试验。继而在有限元动态分析软件RFPA2D-Dynamic(Realistic Failure Process Analysis)中建立相应的数值模型并进行分析,将物理试验与数值模拟结果进行对比,分析水泥砂浆中裂纹扩展机理及纤维阻裂机制。具体研究内容如下:(1)以两条预制裂缝不同的夹角为变量,制作了平台巴西圆盘试件。利用SHPB试验原理得到试件强度值、裂纹萌生点及贯穿路径。当夹角为0°时,试件劈拉强度最大。所有试件的裂纹均在第一条裂缝中间部位萌生,主裂纹偏向加载轴向扩展,次生裂纹在平台附近贯穿,近乎平行于裂缝方向。在数值模拟中,赋予材料细观力学参数Weibull随机非均匀分布,并施加动态三角形应力波进行动力有限元分析。得到与物理试验一致的裂纹萌生部位及主裂纹扩展模式,当夹角为0°时,同样得到试件强度最大。(2)以裂缝条数为变量制作了水泥砂浆平台巴西圆盘试件,利用SHPB试验得到试件强度值、裂纹扩展路径。物理试验结果表明,随裂缝条数增加,试件强度降低。在数值模拟中,同样有和物理试验结果一致的规律,随裂缝条数增加,试件平台端应力变大,试件强度降低,在含多条裂缝的试件中随机分布大量次生裂纹,因此声发射个数和累积能量也更多。(3)以钢纤维体积分数为变量,在有限元程序中建立了动态冲击压缩作用下钢纤维增强水泥基材料数值模型,研究了纤维掺量的变化对试件力学性能的影响及纤维增强阻裂机制。数值模拟计算结果表明,随纤维掺量的增加,钢纤维水泥基材料抗压强度有一定提升,裂纹萌发较少,且裂纹在扩展过程中,表现出三种不同模式(即裂纹扩展方向发生改变;裂纹穿过纤维;裂纹终止扩展),说明了纤维对基体材料增强阻裂的作用。