混凝土类材料是当前世界上运用十分广泛的工程类材料。在实际工程领域中,不仅承受静载荷,还不可避免地受到不确定的动态冲击载荷的影响,例如机场、堤坝、桥梁等。对混凝土类材料的研究已经有一百多年,也取得了大量的研究成果,不过对混凝土类材料的真实应变率效应的认识并未得到一致认可,当前世界上不少学者认为混凝土类材料具有真实的应变率效应,认为强度随着应变率的增加而增加,但强度应是其材料本身的固有属性,怎么会随着外界加载速度的变化而变化呢?同时,混凝土试件根据设计强度和用材的不同,压缩峰值应变仅仅万分之几到千分之几,但在高速冲击下,试件的动强度可超其静强度几倍,这显然不符合材料力学中强度的定义。基于此,本文进行了大量的静力和动力压缩试验,深入分析了混凝土强度与应变率的关系,包括以下几个方面:(1)混凝土类材料准静态压缩实验方法分析与研究。试验研究了混凝土砂浆试样在准静态压缩试验中强度变化的影响因素。试验结果表明,制作成型的试件可能存在大量的原始缺陷,例如试件密度不均匀,在轴向方向上存在阶梯式密度;试件内部存在原始微裂纹,且试件的破坏是一个连续的过程,试验过程中,随着加载的进行裂纹不断扩展、延伸。通过分析端面摩擦对试验结果的影响,发现在准静态压缩试验中端面摩擦的存在可改变试件的受力情况,使中心部位出现多轴应力状态导致承载增加,从而使整个试件强度增加。试件内部缺陷和骨料尺寸会影响试件的承载强度,使相同试件的试验结果呈现较大的差异性。但内部缺陷较少、内部密度均匀的试件仍然会受到加载速度的影响,且强度随着加载速度的增加而增加。(2)混凝土类材料动态压缩试验分析与研究。利用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置研究混凝土类材料在高应变率加载下的动态力学响应,研究发现试件中骨料对强度有着明显影响,骨料的尺寸、体积占比和分布程度将影响试件的强度,且在试件内部分布越均匀其强度越高。试件的内部越均匀、内部缺陷越少,试件的轴向应变减小,试件的应变率减小,测得试件的动强度增加。相同速度加载下,不同强度的相同尺寸试件,达到峰值应变的时间相同。端面摩擦在动态压缩试验中对结果并无明显影响,可以忽略。随着应变率的增加,混凝土强度并没有提高,只是在高速冲击下,试件具有特殊的破坏原理和损伤机制,造成试件的随机破坏,致使试件的测试强度发生强烈变化。(3)混凝土类材料动静态数值模拟研究。在混凝土类材料的准静态数值模拟分析中,端面摩擦在试验中的影响不可忽略,且试样的强度随着与加载端面之间的摩擦因数的增加而增加。端面摩擦会导致混凝土类材料的准静态压缩试验强度增加,但并不会随着加载速度增加而增加,而在高速冲击状态下端面摩擦对实验结果几乎没有影响。在动态数值模拟分中,外界的加载速度并不会引起强度的增加,只有在考虑与塑性流动相关的参数时,并考虑端面摩擦的影响,混凝土类材料才会表现出强烈的应变率效应。(4)空心试样的动态压缩试验分析。基于动力和静力试验试样的不足,设计了空心试样,这样可以有效减小端面摩擦、侧向围压、径向惯性效应等的影响。并通过正交试验方法,分析了所设计的空心试样在加载气压、设计强度、长径比和空心试样内径等因素对实验结果的影响。