基于DIC的冲击劈拉荷载作用下UHPC动态抗拉力学性能研究

摘要

超高性能混凝土（UHPC）在大跨度桥梁、机场路面及抗爆结构中广泛应用，此类结构常受到高应变率冲击荷载作用，故研究UHPC在冲击劈拉荷载下的抗拉力学性能至关重要。基于数字图像相关技术（DIC），利用分离式霍普金森杆（SHPB）装置开展不同冲击气压下的动态劈拉试验，研究UHPC在冲击荷载下的力学性能与损伤规律，分析不同冲击气压下UHPC的破坏形态和损伤演化过程，分析UHPC的动态应力–应变关系曲线，讨论动态抗拉强度、动态弹性模量、动态提高因子、动态耗散能与应变率的关系，建立UHPC极限抗拉强度的动态提高因子模型。研究结果表明，不同应变率劈拉荷载下UHPC的损伤形式略有不同：在冲击劈拉荷载作用下，随着应变率的增大，试件最终被破坏时主裂缝扩展程度增大；UHPC试件极限抗拉强度均随着应变率的增大而增大；UHPC耗散冲击能量有基于混凝土基体破坏、通过拔出或拔断钢纤维两种方式；UHPC在冲击作用下强度大，变形能力强，可有效耗散冲击能量；UHPC的抗冲击性能及极限抗拉强度的应变率敏感性均高于普通混凝土；UHPC的动态耗散能随应变率的增大而增加，但能量耗散比却呈现出先增长后降低的趋势。

关键词

高性能混凝土 / 应变率 / 抗冲击性 / 抗拉强度

基金资助

国家自然科学基金面上项目（52379124）; 中央高校基本科研业务费（B230204021）; 国家重点研发计划项目子专题（2021YFB2600031）