| 成果名称: | 混杂纤维高强混凝土的抗冲击性能 |
| 完成单位: | 广州大学 |
| 主要人员: | 焦楚杰、程从密、詹镇峰、何娟、刘启华、王永霞、郏晨、李耀华、苏永亮、丁明浩 |
| 介绍: | 1、课题来源与背景:课题来源：国家科技计划自然科学基金项目"混杂纤维高强混凝土的抗冲击性能"（项目编号：51278135）。背景：在混凝土中掺入纤维可改善混凝土某些方面的特性，但是纤维的性能各异，造价有高有低，掺入单一纤维可在某些方面对混凝土的性能有一定的提高，但不能综合改善混凝土性能。混杂纤维高强混凝土（HFRHSC）能充分发挥各组分材料的性能，具有显著的增强（抗拉）、增韧、阻裂、抗冲击效果，并且耐久性能良好。开展对混杂纤维混凝土动态力学性能的研究，提高建筑物抗爆和抗冲击性能，在公路、桥梁工程，修复结构，抗震、抗暴结构物上应用前景广阔。 2、研究目的与意义:本项目成果有助于HFRHSC防护工程的计算、设计，主要针对防护工程在遭受弹体攻击时，防护结构的损伤、破碎、断裂、层裂现象的计算，并根据计算结果设计防护层的构造与厚度。可供在防护工程中的设计参考，研究成果有良好的工程应用前景 3、主要论点与论据: （1） SHPB冲击压缩和拉伸试验研究表明，强度和韧性的增强是混杂纤维对混凝土基体最显著的贡献。 （2）SHPB冲击劈裂拉伸试验发现，在拉伸工况下，HFRHSC也是应变率敏感材料，在临界应变率（5s-1）前后，动态强度增强因子（DIF)与应变率关系曲线的斜率不同。（3）用分形维数来定量分析混凝土材料的内部细观损伤演化行为，建立了考虑分形损伤演化的SHPB动态损伤本构关系，建立了HFRHSC弹性模量方程。（4）层裂试验结果表明： HFRHSC的层裂强度随应变率的增加先提高后降低；层裂峰值损伤应变率阀值随钢纤维体积率的增加而增大，随聚丙烯纤维体积率的增加而减小；层裂破坏位置与试块自由端的距离随应变率的提高而减小；层裂次数随应变率的提高而增多；裂缝的走向趋势杂乱，基本不与自由端平行，呈现出锯齿形。（5）建立了HFRHSC层裂本构方程，该方程考虑了静态素混凝土劈裂强度、钢纤维体积率、聚丙烯纤维体积率、应变率等四方面对层裂强度的影响，由方程所得曲线与试验结果基本一致。（6）利用ANSYS/LS-DYNA数值仿真再现了瞬态冲击下试块的破坏过程。（7）采用离散元PFC2D软件建立了颗粒流数值模型，进行了单轴压缩试验的数值仿真，分析了试块破坏过程和特征以及力学响应。采用离散元颗粒流软件EDEM建立了颗试块模型，对HFRHSC的粘结力参数进行了标定。 4、创见与创新:用分形维数对混凝土动态强度和应变率进行定量描述，建立了考虑分形损伤变量的冲击本构方程，并对HFRHSC试件在冲击作用下内部各个微秒级时段的受力、应变、裂缝产生与开展、试件形貌演变进行数值分析。 5、社会经济效益:约能源和资源，保护生态环境，符合国家可持续发展战略，构建资源节约型和环境友好型社会。 |
| 批准登记号: | 粤科成登（2）字【2018】0348 |
| 登记日期: | 2018-09-27 |
| 研究起止时间: | 2012.12 至2016.12 |
| 所属行业: | 建筑业 |
| 所属高新技术类别: | |
| 评价单位名称: | 国家自然科学基金委员会 |
| 评价日期: | 2017.03.15 |
