【摘 要】
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本文开展了泡沫混凝土在准静态压缩和SHPB动态加载下的压缩实验,同时采用二维离散元软件（Particle Flow Code）PFC2D再现了实验过程,对实验现象和内在机理进行了进一步的分析和研究,总结了泡沫混凝土试件在不同应变率加载下的变形特征、破坏模式及破坏机理。利用MTS万能试验机对70×70×70mm的立方体泡沫混凝土试件进行静态压缩实验。泡沫混凝土在准静态加载条件下呈现明显的应变率效应,
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本文开展了泡沫混凝土在准静态压缩和SHPB动态加载下的压缩实验,同时采用二维离散元软件（Particle Flow Code）PFC2D再现了实验过程,对实验现象和内在机理进行了进一步的分析和研究,总结了泡沫混凝土试件在不同应变率加载下的变形特征、破坏模式及破坏机理。利用MTS万能试验机对70×70×70mm的立方体泡沫混凝土试件进行静态压缩实验。泡沫混凝土在准静态加载条件下呈现明显的应变率效应,且应力应变曲线有不同于其他混凝土材料的应力平台现象。基于φ37 SHPB实验平台进行了泡沫混凝土动态压缩实验。由于孔洞材料的低强度特性,使用铝杆和半导体应变片来增加测试敏感性,以获得可靠的实验数据,对φ32×20mm的泡沫混凝土动态试件进行了低应变率和高应变率加载实验。用高速摄像机拍摄实验过程,实验结果表明:在低应变率状态下,泡沫混凝土的破坏模式为均匀变形,由结构薄弱处逐渐变形到整体压实破坏;在高应变率加载状态下,泡沫混凝土的破环模式为不均匀变形,由冲击端的局部区域变形到整体破坏。在两种状态下应力应变曲线均出现应力平台现象。采用PFC离散元软件对泡沫混凝土的动静态力学性能进行数值模拟。首先利用泡沫混凝土的宏观测试参数对其微观模型参数进行标定,通过编程建立符合实际的泡沫混凝土离散元模型。对泡沫混凝土在准静态和冲击加载下的实验现象进行模拟,并与实验中得到的结果进行对比分析,得出如下结论:在准静态加载下,裂纹从内部均匀产生,孔洞从被破坏-压实的过程即为吸能过程,在实验中表现为应力平台现象;在低应变率加载情况下,裂纹呈V字分布,且变形均匀;在高应变率加载下,在冲击端裂纹呈爆炸式产生,且试件整体破坏不均匀。在模拟中通过调整孔洞占比来控制模型的密度,来观察密度对破坏模式的影响,得出,峰值应力随加载应变率的增大而增大,杨氏模量也随之增大的结论。在相同加载应变率下,泡沫混凝土的强度随密度增大而增大。
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