一种新形式的钢纤维混凝土冲击动态本构关系及材料参数的确定

叶中豹 李永池 赵凯 黄瑞源 孙晓旺 张永亮

叶中豹, 李永池, 赵凯, 黄瑞源, 孙晓旺, 张永亮. 一种新形式的钢纤维混凝土冲击动态本构关系及材料参数的确定[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(2): 266-270. doi: 10.11883/bzycj-2016-0252
引用本文: 叶中豹, 李永池, 赵凯, 黄瑞源, 孙晓旺, 张永亮. 一种新形式的钢纤维混凝土冲击动态本构关系及材料参数的确定[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(2): 266-270. doi: 10.11883/bzycj-2016-0252
YE Zhongbao, LI Yongchi, ZHAO Kai, HUANG Ruiyuan, SUN Xiaowang, ZHANG Yongliang. A new impact dynamic constitutive relation of steel fiber reinforced concrete and the determination of material parameters[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(2): 266-270. doi: 10.11883/bzycj-2016-0252
Citation: YE Zhongbao, LI Yongchi, ZHAO Kai, HUANG Ruiyuan, SUN Xiaowang, ZHANG Yongliang. A new impact dynamic constitutive relation of steel fiber reinforced concrete and the determination of material parameters[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(2): 266-270. doi: 10.11883/bzycj-2016-0252

一种新形式的钢纤维混凝土冲击动态本构关系及材料参数的确定

doi: 10.11883/bzycj-2016-0252
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11402266

国家自然科学基金项目 11202206

安徽高等学校省级自然科学重点研究项目 KJ2016A315

安徽高等学校省级自然科学重点研究项目 KJ2016A316

安徽高等学校省级自然科学重点研究项目 KJ2017A615

北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室开放课题 KFJJ13-9M

详细信息
    作者简介:

    叶中豹(1981-), 男, 博士研究生, 讲师, 高级工程师

    通讯作者:

    赵凯, kzhao@ustc.edu.cn

  • 中图分类号: O381

A new impact dynamic constitutive relation of steel fiber reinforced concrete and the determination of material parameters

  • 摘要: 采用∅75 mm大口径SHPB系统进行了钢纤维体积率为0%、0.75%、1.5%三种混凝土材料动态性能实验,得出了不同钢纤维含量、不同应变率下的材料应力-应变关系曲线,实验结果表明:随着纤维含量及应变率的增加,钢纤维混凝土材料的峰值应变、峰值应力都随之提高,并在峰值应力之后出现应力的应变软化现象。以此实验结果为基础,提出了一种依赖于应变和应变率相关函数的新型非线性黏塑性动态本构关系,并通过对实验曲线的三步逐次最小二乘优选模拟,得到了相应的材料参数。结果表明,该本构关系对实验数据的模拟效果较好。
  • 图  1  应力应变曲线

    Figure  1.  Stress-strain curve

    图  2  实验拟合曲线

    Figure  2.  Experimental and fitting curves

    图  3  不同条件下的实验和拟合曲线

    Figure  3.  Experimental and fitting curves under different conditions

    表  1  钢纤维混凝土原料配比

    Table  1.   Mix proportion of the steel fiber concrete

    试件 φ/% 各组分的体积质量/(kg·m-3)
    水泥 细骨料 粗骨料 减水剂 钢纤维
    A 0 440 834 1 018 6.6 158 0
    B 0.75 440 834 997 6.6 158 59
    C 1.5 440 834 978 6.6 158 117
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    表  2  式(2)拟合参数

    Table  2.   Fitting parameters in Eq.(2)

    φ/% a1/GPa a2/TPa a3/TPa a4/TPa
    0 22.9 -2.28 76.5 -828
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    表  3  拟合结果

    Table  3.   Fitting results

    φ/% $ {\dot \varepsilon }$/s-1 $ k\left( {\dot \varepsilon } \right)$
    0 45.42 1.00
    0 62.51 1.18
    0 86.12 1.60
    0.75 38.24 1.28
    0.75 82.21 1.56
    0.75 120.13 1.99
    1.5 75.68 1.14
    1.5 130.08 1.70
    1.5 149.13 2.25
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    表  4  式(4)拟合参数

    Table  4.   Fitting parameters in Eq. (4)

    φ/% c0 c1 c2
    0 1.0 0.21 1.14
    0.75 1.3 0.10 0.64
    1.5 3.4 -7.00 5.10
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-08-19
  • 修回日期:  2016-11-30
  • 刊出日期:  2018-03-25

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