应力三轴度对混凝土力学性能影响的实验研究【毕业设计】.doc

1、本科毕业论文（20届）应力三轴度对混凝土力学性能影响的实验研究所在学院专业班级工程力学学生姓名学号指导教师职称完成日期年月1摘要摘要本文利用直锥变截面74SHPB装置对一组无围压C40混凝土试样，以及一组在厚度为2MM、内径为74MM、高度37MM钢圈中直接浇铸的C40混凝土试样进行冲击压缩实验。带围压的混凝土试样的子弹发射气压为04MPA、06MPA、08MPA，12MPA无围压试样的子弹发射气压为03MPA、04MPA、05MPA。通过这两组实验的对比试验，研究应力三轴度对混凝土力学性能的影响。研究表明，随着应力三轴度的提高，混凝土试样的抗冲击强度得到明显的增强；随着加载速率的提高，混凝土

2、的动态强度增加，但破坏应变减小；随着应力三轴度的提高，材料的动态强度以及破坏应变均增加。可见，应力三轴度的变化与加载速率的变化对动态强度的影响规律相似，但对破坏应变的影响趋势相反。同时，应力三轴度的增加，使损伤破坏过程大大延缓。关键词混凝土；力学性能；应力三轴度；霍普金森压杆（SHPB）。2ABSTRACTTHEIMPACTCOMPRESSIONTESTSOFCONCRETESPECIMENSWERECARRIEDOUTBYUSEOFASPLITHOPKINSONPRESSUREBARSHPBWITHACONEINCIDENTBARFROM37TO74MMDIAMETERTWOTYPESOFS

3、PECIMENSWEREUSEDINTHETESTCONFININGPRESSUREC40CONCRETESPECIMENSWITHTHERINGWHICHTHETHICKNESSOFITIS2MM,ANDNORMALC40CONCRETESPECIMENSNOCONFININGPRESSURETHEHEIGHTOFSPECIMENSIS37MMANDDIAMETERIS74MMTHEPRESSUREUSEDFORTHECONCRETESPECIMENSWITHSTEELRINGIS04MPA、06MPA、08MPA、12MPA，WHILETHEPRESSUREUSEDFORCONCRETES

4、PECIMENSWITHOUTSTEELRINGIS03MPA、04MPA、05MPATHEEXPERIMENTALSTUDYSHOWSTHATIMPACTSTRENGTHISACCELERATEDANDTHEFRACTURESTRAINISRAISEDWITHTHEINCREASEOFSTRESSTRIAXIALITYHOWEVER,IMPACTSTRENGTHISINCREASEDANDTHEFRACTURESTRAINISDECREASDWITHTHEINCREASEOFLOADINGRATESO,SAMEEFFECTSOFTHESTRESSTRIAXIALITYANDTHELOADIN

5、GRATEONTHEIMPACTSTRENGTH,WHILEOPPOSITEINFLUENCEONTHEFRACTURESTRAINAND,THEDAMAGEEVOLUTIONARESIGNIFICANTLYDELAYEDINCASEOFHIGHSTRESSTRIAXIALITYKEYWORDSCONCRETEMECHANICALPROPERTYSTRESSTRIAXIALITYSPLITHOPKINSONPRESSUREBARSHPB3目录摘要1目录31绪言511选题背景及意义512研究背景及国内外研究现状513本论文研究的主要内容62理论背景721SHPB方法的原理722材料的应变率、应变

6、、应力723试样中的应力824应力三轴度93实验研究1131试样的制备1132试样加工1233贴应变片及焊接1234SHPB实验1435SHPB试验过程16351SHPB实验前准备16352带钢圈试样的实验16353无围压试样的实验1836静态实验214实验数据处理2441实验中测得的数据24411试样原始参数24412冲击压缩试验相关数据25413超声波波速27413静态压缩实验2842应力三轴度28421应力284422应力三轴度3143静态抗压强度3344应力应变曲线33431第一次冲击压缩实验各试样应力应变曲线33432有围压试样比较图365结论和展望3751结论3752展望37参考文

7、献38致谢错误未定义书签。51绪言11选题背景及意义自1824年硅酸盐水泥研究成功之后，混凝土得到快速广泛的应用。目前，混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。混凝土通过浇铸成型，与钢结构不同，部件之间的连接需要进行焊接，因此，混凝土结构与其他材料结构相比较，具有较稳定的性能。同时，混凝土结构具有良好的抗压性能，在混凝土中加入钢筋，制成钢筋混凝土结构，又可以弥补混凝土抗拉性能差的弱点。自1984年，法国公开发表有关高性能混凝土的论文以来，高性能混凝土的研究得到了飞快的发展，例如，我国就先后研究成功C60、C80、C100高性能混凝土,以及磨细矿渣高性能混凝土、自密实混凝土、无熟料水

8、泥混凝土。因为混凝土的良好性能，以及比较低廉的价格，混凝土广泛运用于房屋（例如国家大剧院、国家游泳中心等）、桥梁、水利工程（如三峡大坝、胡佛大坝等）、交通以及国防方面的建设。如今，我国正处在快速城市化的进程当中，研究各种因素对混凝土力学性能的影响有利于我们更好地使用混凝土，有着重要的意义。在现实中，往往通过对混凝土施加围压，来增强其抗压性能。因此，混凝土往往不是单向受力而是受到三维应力。已经有研究表明，不同应力状态下，混凝土的力学性能有着明显的差异1，用应力三轴度可以更好地描述这种差异。同时，混凝土往往不仅会受到静态的压力，还常常受到冲击载荷。因此，研究在动态冲击下，应力三轴度对混凝土力学性能

9、的影响是有相当重要的实际意义的。12研究背景及国内外研究现状混凝土因其在建筑领域的重要地位，它的力学性能一直受到人们的关注，有关于这方面的研究很多。PARVIZSOROUSHIAN等2通过对普通混凝土和高强度混凝土，在压缩、冲击、疲劳破坏以及冻融循环等不同破坏作用下，混凝土细缝增长以及传播的现象观察，总结出不同破坏作用对混凝土力学性能的影响，研究混凝土性质的损伤的变化趋势。BISCHOFFPH等3指出在高应变率下的混凝土力学性能与静态压缩下的十分不同。在高应变率下，沿轴方向的应变的变化具有不确定性和不一致性。蠕变现象和冲击下细缝的扩大传播现象都与应变率有关。王乾峰等4用弹性模量损伤和能量损伤相

10、结合的方法定义损伤变量，结合损伤力学的观点，分析了基体6强度为40MPA，钢纤维含量为0和20的混凝土在5110S4110S,3101S,13105S，这4种应变速率下的单轴压缩试验数据，比较了普通混凝土和钢纤维混凝土在4种应变速率下的损伤特性，并对混凝土材料的损伤机理进行了分析。胡时胜等5利用直锥变截面式74MM大尺寸HOPKINSON压杆对混凝土材料试件7236MMMM进行了冲击压缩实验，实验结果表明，混凝土材料不仅具有敏感的应变率效应，还具有十分明显的损伤软化效应。蒋国平等6通过对SHPB试验得到试样的应力应变曲线分析发现，在冲击加载条件下，损伤软化效应十分明显，并且很快超过应变硬化效应

11、和应变率硬化效应。损伤软化效应是导致试样很快产生裂纹的主要原因。混凝土是应变率敏感的材料，而且其高应变率的敏感性远大于低应变率准静态试验的敏感性。此外，他们还采用了半导体应变计技术测量较弱的透射波，取得了较好的效果。李祥龙等7采用分离式大直径SHPB实验技术研究混凝土材料在钢质套筒侧限约束下的动态力学性能参数和破坏规律，实验发现，混凝土材料在被动围压下，延性、抗破坏能力得到加强，具有明显的增强效应。被动围压下SHPB实验中混凝土材料的破坏应变为典型SHPB实验中破坏应变的1828倍；破坏应力达到150MPA以上，为静力学无围压条件下的25倍。武建华1利用MTS81502岩石电液伺服系统，对混凝

12、土施加定围压，研究接近无损伤产生的理想状态下，混凝土的相关力学性能，提出了在这种情况下的应力应变曲线，并通过改变围压与轴向压力的比值，研究围压对混凝土力学性能的影响。13本论文研究的主要内容本实验采用微机控制电液伺服万能试验机WAW600C对立方体混凝土试样进行静态压缩实验，来求得在静态压缩时，混凝土试样的最高抗压强度。同时，本文还利用74变截面SHPB装置，分别在04MPA12MPA的气压下对混凝土试样进行打击。试样分为2种，一是无围压直径为74MM高度为37MM的圆柱形混凝土试样，子弹发射气压为0，3MPA，04MPA，05MPA，07MPA，另一种是直接在厚度为2MM、内径为74MM、高

13、度37MM的钢圈内直接浇铸而成，与钢圈紧密连接的混凝土试样，子弹发射气压为04MPA，06MPA，08MPA，12MPA。通过对2种试样的多次打击，得出应力应变曲线，同时通过钢圈上的应变片，测得带钢圈试样的围压。通过2种试样的对比试样，来研究应力三轴度对混凝土力学性能的影响。72理论背景21SHPB方法的原理1914年，HOPKINSON提出SHPB装置的原型，但是这个装置仅可以用来测量冲击载荷的脉冲波形，随后，KOLSKY在1949年将该装置的压杆分成两截，再将试件放在2杆之间，从而使这一装置可以进一步测量材料在冲击载荷下作用下的应力应变关系。1SHPB实验技术是建立在两个基本假设上面的，一

14、是一维假定（又称平面假定），即任意一个应力脉冲都是以一个与材料性质有关的常数的速度在压杆中传播的。二是均匀假定。压杆的长度和直径之比取得足够大，近似满足一维波的假设。当入射波的宽度远远大于应力波通过试件的时间，加载波在较高阻抗样品中来回反射二次以上时，试件内应力、应变沿其轴向均匀分布的假设也基本得到满足。试验时，试件被夹在入射杆和投射杆之间，由气枪中压缩空气驱动的子弹撞击入射杆的一端，产生一个弹性波（入射波）并在入射波中传播。当入射波传到试件时，整个试件将被压缩。同时，由于杆与试件之间的波阻抗差异，入射波被部分反射为反射波重新返回入射杆，而另一部分则透过试件作为投射波进入透射杆。本文所使用的直

15、锥变截面式74SHPB装置如图21所示图2174SHPB装置22材料的应变率、应变、应力8根据一维假定,我们可直接利用一维应力波理论确定试件材料的应变率T、应变T和应力T。00002IRTSTIRTSIRTSCTTTTLCTTTTDTLATETTTA（221）SA和SL分别为试件的原始横截面积和长度,E、C、A分别为压杆的弹性模量、波速和横截面积。根据均匀性假定，有IRTTTT，代入上式，得到0000022RSTRSTSCTLCTDTLAETA（222）23试样中的应力若厚壁圆筒处当仅受内压力IP时，可以有表21三向应力公式任意半径R处内壁处IRR外壁处NRR22211IORPRKRIP022

16、211IOPRKR2211IKPK221IPKZ21IPKZ21IPKZ21IPK其中/OIKRR（241）由钢圈上应变片可以测量得到外壁处NRR的轴向应变，则外壁上，E,91GGDGCCRUKRRU（242）内压力221/21/2IPKEK，代入表21中公式，得到在内壁处221/21/2/2RZEKEKE（243）若12K,则可视为薄壁圆筒，则/IPTR（弹性阶段，即S时）（244）/ISPTR（塑性阶段，即S时）（245）则/RIPTR（弹性阶段，即S时）（246）或/RISPTR（塑性阶段，即S时）（247）24应力三轴度根据应变仪标定值有TTEII（251）10002315TUTII（

17、252）12315/VIIIETEU（253）其中0C为线弹性波波速，单位S/M；E为弹性模量，单位GPA；I为入射杆的压力脉冲幅值，单位MPA；MM741和MM372分别为入射杆大小端面的直径；为材料的密度，单位3KG/M；V为子弹的速度，单位S/M；TI入射杆的应变值，单位微应变；TUI入射杆的电压值，单位毫伏MV；示波器的应变值与电压的关系V/2315，即2315个微应变对应1伏。在有围压的试样中R（256）静水压力123/3/3/3MIRIRR（257）等效应力1022212233122221212IIIERRRRRIR（258）应力三轴度/MER（259）113实验研究31试样的制备

18、本文实验采取的试样分为3种一是无围压直径为74MM高度为37MM的圆柱形混凝土试样，二是围压试样，直接在厚度为2MM、4MM、6MM、8MM，内径为74MM、高度37MM的钢圈内直接浇铸而成，最后一种为7070MM的立方体混凝土试样，用于准静态压缩试验。试样制作步骤如下1、分别选用孔径大小为315M、650M、6MM的筛子筛出符合条件的C40水泥、中砂、碎石（小于6MM，连续级配）。2、用砂纸将100100MM的钢板的其中一面磨平3、用钢丝将钢板和厚度为2MM、内径为74MM、高度37MM的钢圈固定在一起，并在其内侧图上少量的油。4、将C40水泥、中砂、碎石、水按照110824044的配比进行

19、混合，充分搅拌。5、组装好立方体模具，并将立方体磨具的内部用刷子涂上一层油。6、分三次将搅拌好的混凝土放入内径为74MM、高度37MM的钢圈模具中，每次需在振动机上震捣至无气泡，保证试样质地紧密。如图311图311将混凝土放在振捣机上振荡127、分三次将搅拌好的混凝土放入立方体模具中，同样的，每次需在振动机上震捣至无气泡，保证试样质地紧密。注意在整个实验过程中，要不断搅拌混凝土，防止混凝土凝结。8、无围压试样以及立方体在一天后脱模，与带钢圈试样一同送入HBY40B型水泥恒温标准养护箱，在湿度982、温度20的状态下养护28天。32试样加工根据试验设备的要求，需要将试件端面进行打磨，以保证平整度

20、。参照SHPB材料试验标准规程，将试件进行再加工，保证试件端面平行度在005MM之内，端面对于试件轴线的垂直度小于025，使试样满足精度要求。加工后的试样如图321图321加工后的试样33贴应变片及焊接带钢圈试样以及SHPB压杆上都需要贴应变片测量相关数据，2个应变片须要对称以及平行。由于钢圈表面表面不够光滑，须要进行打磨。打磨前选定2个对称的位置。打磨时，先用粗砂纸沿一个方向打磨，再旋转90进行第二次打磨。之后旋转45换细砂纸进行打磨，再旋转90用细砂纸打磨。打磨完成后，在贴应变片之前，打开装有丙酮的瓶子，将瓶子倾斜一个角度，然后用镊子13夹取一小块棉花，放入瓶口，使棉花与丙酮相接触，然后取

21、出浸湿的棉花，并用其对打磨的位置进行擦拭，确保贴应变片的位置足够光滑。因为丙酮具有毒性以及较强的挥发性，每次取出棉花之后，要将装有丙酮的瓶子的盖子拧上。本实验采用的是灵敏度系数K为214，阻值为120的应变片，使用502胶水对试样和应变片进行粘合。贴应变片时要注意，2个应变片须要对称以及平行。可以通过利用透明胶带来确定应变片的位置，达到所需要求。502胶水的用量要适中，既要保证应变片和钢环紧密结合，又要使应变片与钢环之间的间隙尽量小，保证测量精度。应变片得金属线要呈M形，防止因拉扯导致金属线脱落。在应变片上方需要贴一层透明胶带，起保护作用。在金属丝的下端需要贴一层透明胶带，起绝缘作用。如图33

22、1所示图331贴应变片焊接前，要先将电焊笔预热5分钟，使电焊笔的温度能够达到融化锡线的温度。焊接应变片的金属线和电线时要注意要有一段连续的连接，不要点接。焊接时，将电线的铜丝与应变片的金属丝靠在一起，用电焊笔接触锡线，锡线会融化14并粘在电焊笔的尖端，将电焊笔的尖端放到电线的铜丝与应变片的金属丝接触部分的一段，并沿着他们接触的部分做匀速运动，当电焊笔上的液态锡均匀分布在他们接触部分时，拿开电焊笔，并吹一口气在接触部分，使液态锡能够迅速凝固，使电线的铜丝与应变片的金属丝能够紧密结合在一起。焊接好后，用黑胶带分别包裹两条金属线与电线的连接部分，并将其固定在钢圈上，达到绝缘、隔绝空气及保护作用。SH

23、PB压杆上的应变片得贴法以及焊接方法同试样上的应变片的基本相同。34SHPB实验进行实验前，我们要先进行调杆，通过调节底座来保证子弹、入射杆和透射杆的中心在一条水平线上。如图341图341调杆采用对桥接法，如图342所示，将应变片接入应变仪中，将应变仪与示波器相连，注意电线中的铜线不要暴露在空气中，防止对实验产生干扰。15图342对桥接法将示波器和电脑相连，可以在电脑上进行数据和图片的相关存储和处理。陈德兴等人11提出在人射杆的被撞击端加垫了波形整形器，可以使应力脉冲在混凝土试件破坏前有足够的时间来回反射以获得试件内的应力均匀分布，它既可消除由于大尺寸SHPB装置弥散效应产生的应力波波头的过冲

24、和波形的震荡，又可以拉长上升沿，从而得到比较靠近材料真实的响应特性的数据。这样，我们就可以去除入射波波形的极端部分，得到较好的波形图。本文所用的波形整形器是由厚度为01MM铜片组成的。经过实验发现，在04MPA06MPA08MPA气压下，当铜片层数分别为4、6、8时，得到的波形较好。此次实验所使用的ZBLU520非金属超声波检测仪装置如图343所示16图343ZBLU520非金属超声波检测仪35SHPB试验过程351SHPB实验前准备在放试样实验之前，先进行一次空杆实验，气压03MPA，检查各个仪器运转是否正常，应变片和杆是否绝缘，各个连接处是否接触良好，电桥是否平衡。352带钢圈试样的实验试

25、样A1实验1、使用万用表测量应变片电阻是否为120欧姆，防止出现短路或者短路的情况。2、调整好应变仪、示波器和测量系统，若电桥不平衡，按下电桥平衡按钮。3、用凡士林涂抹试样的两端面，使试样的表面和杆的表面能够紧密联接，4、将混凝土试样A1放入入射杆和透射杆之间，注意杆不要接触到钢圈5、用气压控制阀（如图351所示）将气压调整为04MPA，发射子弹，记录波形，以MATHCAD格式将CH1、CH2和CH3的数据保存到相应位置。示波器显示所测得的波形如图352所示。CH1为试样钢环上的信号，CH2为入射杆信号，CH3为透射杆信号。17图351气压控制阀图35204MPA气压下第一次打击有围压试样测得

26、的图形6、取回试样A1，用超声波检测仪对混凝土试样进行检测，如图35318图353使用超声波检测仪对混凝土试样进行检测7、重复多次，在第12次打击时，试样表面出现三道微小裂纹。试样A2实验将气压调整为06MPA，重复试样A1实验第2步到第6步，第5次打击时，试样冲击面中心处，出现3个小坑。试样A3实验将气压调整为08MPA，重复试样A1实验第2步到第6步，第1次打击后，发现钢环周围有小块混凝土碎裂。第2次打击后，钢环中间有小块混凝土飞裂。第5次打击后，混凝土表面出现微裂纹。第6次打击后，与透射杆接触的试样端面，靠近钢环处有混凝土小块飞出。试样A4实验重复试样A1试样2次。353无围压试样的实验

27、试样F1实验1、调杆，进行空枪实验，检查各部位是否正常。2、调整好应变仪、示波器和测量系统，若电桥不平衡，按下电桥平衡按钮。3、用凡士林涂抹试样的两端面，使试样的表面和杆的表面能够紧密联接，194、将混凝土试样吧F1放入入射杆和透射杆之间，注意杆不要接触到钢圈5、用气压控制阀将气压调整为03MPA，发射子弹，记录波形，以MATHCAD格式将CH2和CH3的数据保存到相应位置。6、试样在第一次冲击压缩实验中即被打碎，如图310图354被打碎的试样F1以和F1实验同样的步骤对试样F2、F3进行子弹发射气压分别为04MPA、05MPA的冲击压缩实验。试样F2的波形图如图355所示。试样F2被打碎如图

28、356所示。试样F3被打碎如图357所示20图35504MPA第一次打击无围压试样得到的波形图图356被打碎的试样F221图357被打碎的试样F336静态实验实验将采用微机控制电液伺服万能试验机WAW600C（如图361）对立方体混凝土试样进行静态压缩实验，来求得在静态压缩时，混凝土试样的最高抗压强度，因此对微机控制电液伺服万能试验机WAW600C进行简单介绍。实验采用的微机控制电液伺服万能试验机WAW600C由济南试金集团有限公司生产。主要用于金属材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切等试验，增加简单的附件和装置，还能对木材、水泥、混凝土、橡胶及其制品进行试验，在这个试验中就是对混凝土试样进行试验。主

29、机采用油缸下置式结构，拉伸空间位于主机的上方，压缩、弯曲试验空间位于主机下方下横梁和工作台之间，通过下横梁的移动调整试验空间，下横梁升降采用电机、蜗轮蜗杆、螺母转动带动横梁升降。液压方式夹紧试样。其主要技术参数如表36122表361WAW600C主要技术参数最大试验力600KN试验力示值相对误差示值的1试验力测量范围最大试验力的2100等速应力控制范围26021/NMMS应力速率误差5等速应变控制范围000025/S00025/S应变速率误差5等速位移控制范围0550MM/MIN图361微机控制电液伺服万能试验机WAW600C23对试样1进行准静态压缩实验的具体实验步骤如下1、清理试验机上摆放

30、试样的上下2块钢板。2、在控制台上按下“电源开”按钮，再按下“伺服油泵开”按钮。3、打开WAW600C配套软件，在“自动控程”选项中新建文件，将“等速位移控制”设置为04242/MINMM，“实验力限”设置设置为500KN。4、在配套软件的操作界面上按“下降”按钮，直到界面上的指示灯变绿。5、将立方体混凝土试样摆在钢板上，并调整位置，使试样位于钢板正中。6、利用“横梁上升”和“横梁下降”2个按钮，调节横梁位置，使上方的钢板与试样接触。7、按下操作界面上的“下降”按钮，使接触力下降到2KN左右。8、调至自动档，按下“上升”按钮，开始实验。9、试样出现裂纹，设备施加的压力开始变小，按按下“停止”按

31、钮。试样受压出现裂纹，如图362所示图362静态试验中试样出现裂纹10、实验结束，记下设备施加的最大压力，取出试样，清理实验台。对试样2和试样3重复实验。244实验数据处理41实验中测得的数据411试样原始参数表411有围压试样A1、A2、A3、A4原始参数总质量（G）混凝土圆柱质量（G）直径（MM）高度（MM）密度（G/CM3）超声波弹性模量EGPA（KM/S）A150992371874005364823143884448A25203797274005370523246254963A3505843675774005365222846254877A45197837957740053703232

32、43524394表412无围压试样F1原始参数无围压圆柱试样混凝土圆柱质量（G）直径（MM）高度（MM）密度（G/CM3）超声波弹性模量EGPA（KM/S）F1348575023637217412368325412冲击压缩试验相关数据表413A1冲击压缩试验相关数据A104MPA（打击数）入射杆幅值电压V初始超声波KM/S子弹速度（M/S）钢环外径电压MV钢环外径应变值1016643887031132622021443889083207413019243888153237484020443888663297625未存储60221438893850811767022943889725601296

33、802264388959522120890226438895954412591002164388917460106511021743889215121185120221438893856613101302254388955542125514017843887564491039150218438892541495826表414A2冲击压缩试验相关数据A206MPA（打击数）入射杆幅值电压V初始超声波KM/S子弹速度（M/S）钢环外径电压MV钢环外径应变值103054625122871116462030346251220643148930295462511887841815403462512089

34、0020845030446251224102023616034625120812412873702974625119610102338802954625118810902523表414A3冲击压缩试验相关数据A308MPA（打击数）入射杆幅值电压V初始超声波KM/S子弹速度（M/S）钢环外径电压MV钢环外径应变值10356462514348702014203384625136198022693误触发无信号40337462513571190275550341462513731310303360339462513651230284727表415A4冲击压缩试验相关数据A412MPA（打击数）入射杆

35、幅值电压V初始超声波KM/S子弹速度（M/S）钢环外径电压MV钢环外径应变值1042443521815信号溢出2043243521849信号溢出413超声波波速表416超声波波速打击次数试样中的波速（KM/S）A1A2A31396538542403236483304186333145330412864304030831141527642512346260623131014727642102826821888925331026061123381222813246514198315222416182428413静态压缩实验表417静态压缩测得最大压力试样标号破坏载荷（KN）125202256832

36、655平均值258142应力三轴度421应力由实验测得屈服强度200SMPA/200/2001000SEMPAGPA即，当应变超过1000即进入塑性阶段。根据公式246，247计算可得29表421A1应力A104MPA（打击数）R（MPA）IMPA129376862830990838388890485394455（误触发）6106710232710671060381067104649106710464101067100011110671004712106710232131067104181410678241151022768630表422A2应力A206MPA（打击数）R（MPA）IMPA11

37、067141222106714029310671365941067138905106714075610671389071067137518106713659表423A3应力A308MPA（打击数）R（MPA）IMPA110671648321067156493误触发410671560351067157886106715696表424A3应力A312MPA（打击数）R（MPA）IMPA1106719631210672000231其中，/39/371054OIKRR，取自412的表413、表414、表415。422应力三轴度有公式（257）、（258）可得表425A1应力三轴度A104MPA（打击数

38、）M（MPA）E（MPA）R（MPA）1274874060372383091180423349580920434369086320435（误触发）64122916504574246953604584199939704594199939704510404589340451140608980045124122916504513418493510451434287219047152748740603732表426A2应力三轴度A206MPA（打击数）M（MPA）E（MPA）R（MPA）1541913055042253881296204235264125920424534112823042565341

39、1282304275295126840428526412592042表427A3应力三轴度A308MPA（打击数）M（MPA）E（MPA）R（MPA）162061541604025928145820413（误触发）459121453604155974147210416594314629041表428A4应力三轴度A412MPA（打击数）M（MPA）E（MPA）R（MPA）1725518564039273791893503933F1无围压，故123222222/3/11223312/31/3033312IIMEIRRIIRRRRR43静态抗压强度表431静态抗压强度试样编号抗压强度MPA1514

40、2524354444应力应变曲线431第一次冲击压缩实验各试样应力应变曲线在04MPA气压驱动下的第一次冲击压缩实验中，试样A1的应力应变曲线0123450102030405060STRAIN103STRESSMPA图41试样A1第一次冲击压缩实验中的应力应变曲线34在06MPA气压驱动下的第一次冲击压缩实验中，试样A2应力应变曲线02468100102030405060708090100STRAIN103STRESSMPA图42试样A2第一次冲击压缩实验中的应力应变曲线在08MPA气压驱动下的第一次冲击压缩实验中，试样A3的应力应变曲线0123456789100102030405060708

41、090100110120STRAIN103STRESSMPA图43试样A3第一次冲击压缩实验中的应力应变曲线35在12MPA气压驱动下的第一次冲击压缩实验中，试样A4的应力应变曲线0246810121416020406080100120140160A4STRAIN103STRESSMPA图44试样A4第一次冲击压缩实验中的应力应变曲线在04MPA气压驱动下的第一次冲击压缩实验中，试样F1的应力应变曲线02468101201020304050STRAIN103STRESSMPA图45试样F1第一次冲击压缩实验中的应力应变曲线36432有围压试样比较图试样A1、A2、A3、A4第一次冲击压缩实验的

42、应力应变比较曲线0246810121416020406080100120140160STRESSMPAA1A2A3A4STRAIN103图46试样A1、A2、A3、A4第一次冲击压缩实验的应力应变比较曲线A1在04MPA气压驱动下的冲击压缩实验中的第1、4、7、10、13、15次应力应变对比图02468101214160102030405060708090100171015STRAIN103STRESSMPA图47A1第1、4、7、10、13、15次应力应变对比图375结论和展望51结论通过准静态压缩实验、冲击压缩实验以及通过超声波数据采集得到数据的比较和结果分析，可得到（1）无围压试样F1在

43、04MPA的第一次冲击压缩实验中，直接被打碎，而有被动围压的试样A1经过16次04MPA的冲击压缩实验，超声波检测仪检测到的波速1824KM/S。可见，应力三轴度的增加可以大大延缓损伤过程。（2）由图41和图45可以看出，有围压试样A4的应变明显大于无围压试样F1的应变，但是F1被打碎，而A4未被打碎。由此可见，随着应力三轴度的提高，试样的破坏应变随之提高了。（3）无围压试样在驱动子弹的气压为04MPA时的第一次冲击压缩实验中即被打碎，而有围压试样A4在驱动子弹的气压为12MPA的第一次的冲击压缩实验中，应变没有超过破坏应变。由此可见，应力三轴度的提高可以提高混凝土的抗冲击强度。52展望对未来

44、的展望（1）在以后关于应力三轴度对混凝土力学性能的影响的研究中，可以通过改变钢圈的厚度，提高打击时的气压来改变混凝土试样应力三轴度的值，得到更为详细的应力三轴度与混凝土力学性能的关系。（2）本实验研究仅仅对应力三轴度对混凝土的力学性能影响作了研究，在以后的实验中，可以将加载速率和应力三轴度结合起来，综合考虑它们对混凝土力学性能的影响。38参考文献1武建华,于海祥,李强,姜永东定围压比作用下混凝土轴向受压性能试验研究实验力学22（2）1421482PARVIZSOROUSHIAN,MOHAMEDELZAFRANEYDAMAGEEFFECTSONCONCRETEPERFORMANCEANDMICR

45、OSTRUCTURECEMENTCONCRETECOMPOSITES2620048538593BISCHOFFPH,PERRYSHCOMPRESSIVEBEHAVIOROFCONCRETEATHIGHSTRAINRATESMATERIALSANDSTRUCTURES,1991,144244254504王乾峰,姜袁,马莉,梅世强考虑应变率效应的混凝土损伤特性试验研究混凝土2010（7）48525胡时胜,王道荣,刘剑飞混凝土材料动态力学性能的实验研究。工程力学,18（5）1151196蒋国平,焦楚杰基于SHPB试验的钢纤混凝土损伤研究混凝土,2009（3）24267李祥龙,刘殿书,冯明德,李胜林,

46、颜治国钢质套筒被动围压下混凝土材料的冲击动态力学性能爆炸与冲击,29（5）4634678QMLI,HMENGABOUTTHEDYNAMICSTRENGTHENHANCEMENTOFCONCRETELIKEMATERIALSINASPLITHOPKINSONPRESSUREBARTESTINTERNATIONALJOURNALOFSOLIDSANDSTRUCTURES4020033433609董毓利,谢和平,赵鹏不同应变率下混凝土受压全过程的实验研究及其本构模型水利学报,1997,7727710胡时胜霍普金森压杆技术兵器材料科学与工程1991,11404711陈德兴,胡时胜,张守保,巫绪涛,徐泽清大尺寸HOPKINSON压杆及其应用实验力学2005,20（3）398402。12胡时胜,王道荣,刘剑飞混凝土材料动态力学性能的实验研究工程力学,2001,5115126