复合抗爆涂层轻骨料混凝土SHPB冲击性能影响因素分析

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轻骨料混凝土(LWAC)因其质量轻、成本低等优点逐渐成为现代土木工程材料发展的一个方向。但因其脆性大,在受到动力冲击时结构很容易破坏。用普通骨料替代部分轻骨料、添加纤维或者涂覆抗爆涂层(SPUA-BR)能够在一定程度上增加其延性,改善其抗冲击性能。为探究骨料、纤维、SPUA-BR对轻骨料混凝土动态冲击性能的影响,本文采用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)装置开展了一系列的动态冲击试验,主要研究内容如下:(1)针对轻骨料纤维混凝土(FRLWCs)进行静力学试验研究,分析了不同纤维对轻骨料混凝土各项静力学指标的增强效应;(2)通过对不同种类的LWAC及FRLWCs进行SHPB冲击试验,发现混轻混凝土(HALWC)的动力学参数均高于砂轻混凝土(SLWC);纤维的掺入能够很好地减轻LWAC的破坏程度,不同纤维对其动态峰值应力、峰值应变及耗能均有不同程度的提高,且均具有明显的应变率效应;(3)综合分析涂覆SPUA-BR的LWAC冲击试验结果,发现LWAC的动态峰值应力随着涂层厚度的增加线性增大、动态峰值应变随着涂层厚度的增加线性减小,且具有应变率效应;在不同应变率下对涂覆2 mm SPUA-BR的FRWLC进行多次冲击时,其峰值应力、动弹模随着冲击次数的增大不断降低;(4)从能量角度分析了SPUA-BR厚度、应变率、冲击次数对耗能的影响,发现涂层对能量的衰减指数与涂层厚度呈二次函数关系;比能量吸收随着应变率的增大而增加,随着冲击次数的增加而减小,且存在比能量吸收为零的临界应变率,大约为51.73 s-1;(5)基于改进的ZWT本构模型,引入Weibull概率损伤变量,构建适合轻骨料混凝土特性的动态损伤本构模型。
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