基于细观层次的混凝土shpb实验数值模拟研究

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1、西南科技大学研究生学位论文基于细观层次的混凝土SHPB实验数值模拟研究年级2012姓名周晶申请学位级别硕士专业岩土工程指导教师姚勇教授ClassifiedIndex:TU528U.D.C:624SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisNumericalSimulationResearchonSHPBExperimentofConcreteBasedonMesoscopicMechanicsGrade:2012Candidate:ZhouJingAcademicDegreeAppliedfor:MasterS

2、peciality:GeotechnicalEngineeringSupervisor:YaoYong(Professor)Apr,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果，。尽我所知除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。ｅ’曰期＇？主签名：全：间Ｐ＞方关于论文使用和授权的说明，：本人完全了解西南科技大学有

3、关保留、使用学位论文的规定即，Ｗ学校有权保留学位论文的复印件允许论文被查阅和借阅；学校可公布论文的全部或部分内容，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名；ｆｌｄ导师签名曰期：＞皆ｆ氏—西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要混凝土因其优良的力学性能在当今各类建筑工程中使用非常广泛。混凝土在工作时除了承受静荷载作用外，还要承受碰撞冲击、爆炸等动态荷载的作用，特别是如桥墩、水坝、矿山安全支护工程及军事防护工程等，关系民生和国家安全。研究其在冲击荷载作用下的力学性能以及破坏过程和破坏准则就显得愈加重要和迫切。以往的研究大

4、多将混凝土视为平均化和均匀化的宏观连续体，而实际上混凝土材料内部包括粗骨料、水泥砂浆、骨料周围薄弱的界面过渡区、孔隙及裂纹等，呈现出多相不均性，特别是在高速动力作用下，各相介质对混凝土性能的影响将会被凸显。霍普金森(SHPB)实验是研究混凝土动态性能使用最为广泛的一种方法，许多混凝土动态特性研究成果都在该实验下诞生或被验证。因此，论文从细观角度出发，研究混凝土中骨料粒径和含量、砂浆强度、界面等对霍普金森(SHPB)实验结果的影响，具有重要的价值和意义。参阅国内外大量文献，归纳总结影响混凝土动态强度的主要因素。在此基础上运用显示动力分析软件ANSYS/LS-DYNA，围绕各相介质对混凝

5、土动强度的敏感性展开工作。具体工作如下：(1)采用蒙特卡罗方法，产生骨料颗粒在试件中的随机位置，建立了圆柱体两相和三相细观数值模型，实现有限元网格自动剖分，自动识别各种单元材料并赋值。(2)通过实验和理论研究，分别推导出有效的骨料和砂浆HJC本构模型参数。(3)建立混凝土SHPB计算模型，结合一维应力波理论基础和混凝土强度的率相关特性，验证模型的有效性。(4)设计数值试验，从两相和三相模型出发，分别研究各相参数：包括骨料级配、骨料含量、砂浆强度、骨料强度、界面过渡区强度和含量对混凝土整体动强度的综合影响。关键词：混凝土细观参数SHPBHJC西南科技大学硕士研究生学位论文第II页Abs

6、tractConcreteiswidelyusedinalltypesofconstructionprojectsnowadaysbecauseofitsexcellentmechanicalproperties.Concreteisnotonlyunderstaticloads,butalsobearthecollisionimpactandexplosiondynamicload,especiallysuchaspier,dam,minesafetysupportengineeringandmilitaryprotectionengineering,relatingtopeopl

7、e'slivelihoodandnationalsecurity.Itisincreasinglyimportantandurgenttostudymechanicalpropertiesunderdynamicloadandfailureprocessandfailurecriterion.Mostpreviousstudieswilldeemconcretetomeanandhomogenizedmacroscopiccontinuum,butactu