混凝土在冲击载荷作用下的破坏准则与破坏机理

混凝土建筑广泛应用于各个领域，其除了承受静态载荷(如自重等)和振动载荷(地震、风载荷等)外，也可能受到撞击、爆炸等动载荷的作用，因此，研究混凝土在冲击载荷作用下的破坏准则与破坏机理，具有重要的工程意义和学科意义。本课题将通过实验、数值模拟和理论分析的研究方法，运用扫描电镜、声发射等测试分析技术，主要研究在冲击载荷作用下，混凝土受压情况的破坏准则和破坏机理，并考虑围压、温度以及混凝土自身缺陷的影响。获得研究混凝土在冲击载荷作用下破坏机理的实验技术和测试方法，并得到混凝土在冲击载荷作用下的破坏机理；提出一个具有一定物理基础和应用范围的、简单实用的混凝土冲击破坏准则，并给出混凝土冲击破坏准则相关参数的求取方法。为混凝土建筑在爆炸冲击载荷作用下的响应分析，以及混凝土建筑的抗冲击、防爆设计等方面的研究提供必要的研究基础。

该项目根据申请书和项目计划书的要求，围绕着混凝土在冲击载荷作用下的破坏准则与破坏机理研究，首先开展了相关的实验技术和方法的研究，完成了圆孔洞缺陷混凝土试件的制作；完成了波形整形材料选取的研究；采用限位环的方法来较为准确地控制试件的变形量；采用超声波的方法测试微小损伤混凝土试件试验前后的内部缺陷；采用声发射方法来测试混凝土在静载作用下破坏时发出的信息；使主动高围压单轴动态压缩实验可以初步实现。其次，在实验技术和方法的研究基础上，开展了大量的实验研究工作，完成了混凝土轴向压缩静动载实验研究；完成了不同温度下混凝土轴向压缩静动载实验研究；制作了几种不同直径的圆柱形孔洞缺陷的混凝土试件，并考虑了孔洞缺陷位置的不同，完成了相关的不同温度下的静载试验和动载试验。然后，在实验数据基础上，进行了理论分析，获得了混凝土一个新型的静载破坏准则；获得了一个考虑温度和应变率效应的单轴压缩破坏准则；并且根据孔洞缺陷混凝土试件的实验数据，针对孔洞缺陷给出了其大小和位置对混凝土强度的影响规律。另外，为了进一步研究混凝土试件的破坏机理，开展了钢纤维混凝土常温和高温的静力学性能研究，又开展了基于细观模型的混凝土随机骨料数值模拟方法的研究，这部分工作已经取得阶段性成果。.该项目的研究，在科学和工程应用上均具有重要意义。一方面可以推进考虑应变率效应的混凝土破坏准则的理论研究，改变以往对于动载下混凝土的破坏准则仅仅依靠调整静载情况下破坏准则的参数的不太科学的局面；一方面可以在本项目已有的方法和实验数据及数值模拟分析结果的基础上，进一步深入细致的进行混凝土在复杂条件下的破坏机理方面的研究；再一方面可以推进材料学科如何发展具有更好抵御破坏的混凝土材料的设计方面的研究。