鋼纖維混凝土材料中應力波演化機理及衰減規律研究

郝英奇,葉中豹,周新貴

(安徽建筑大學 安徽省建筑結構與地下工程重點實驗室,安徽 合肥 230601)

將鋼纖維添加在普通混凝土中形成的鋼纖維混凝土能抑制裂紋的產生和擴展,具有韌性好、強度高以及抗侵徹能力強等優良力學特性,故在民用建筑和安全防護工程中廣泛使用。

研究材料中應力波波形演化規律對更深刻地闡述應力波在介質中傳播特性、演化機理以及峰值應力的衰減規律有著更深遠意義。姚磊等[1]對一維應變粘塑性靶板進行數值計算,獲得了靶板中應力波的演化和衰減規律;李永池等[2]利用材料的本構理論,詳盡闡述了基于粘塑性理論薄壁管的本構模型,并獲得了薄壁管應力波傳播與演化規律;李曉杰等[3]利用廣義特征理論推導了應力波的基本方程和特征關系,歸納總結了靶板中一維應變平面波的傳播規律;Craggs[4]、朱兆祥等[5]通過理論推導給出了彈塑性波速具體表達式;張永亮[6]提出了鋼纖維混凝土一種新形式的本構關系,總結了此材料應力波演化規律;葉中豹[7]提出鋼纖維混凝土材料不同形式的本構模型;季斌[8]提出鋼纖維混凝土材料與率相關的本構關系;萬文乾等[9]通過數值計算鋼纖維混凝土材料抗沖擊性能,得出鋼纖維體積分數越大,鋼纖維長徑比越大,鋼纖維混凝土基體的抗沖擊性能越好。

鑒于一維平面應變波的理論體系建立對研究材料層裂、抗侵徹和工程結構的防護等問題有著重要的科學意義,本研究取滿足一維應變條件的矩形截面桿為研究對象,結合理論推導、數值計算等方法,嘗試給出一維平面應變波在粘塑性材料中演化方程,并得出應力波的峰值應力衰減規律。……