泡沫混凝土力学性能及对爆炸冲击波衰减规律研究

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泡沫混凝土因其有良好的性能,具有广阔的应用前景。本文首先对泡沫混凝土的力学性能进行了研究:对不同龄期、不同密度的泡沫混凝土进行单轴抗压试验,研究在龄期、密度影响下泡沫混凝土的力学性能,建立了龄期、密度下的泡沫混凝土单轴抗压应力-应变关系表达式;在抗拉力学性能研究中,利用橡胶垫平台巴西圆盘和钢质压条加载方式,研究密度和厚度对泡沫混凝土裂纹宽度、劈裂强度、断裂韧度、断裂能的影响规律,并基于Reinhardt非线性软化曲线,对不同密度泡沫混凝土的应力软化关系进行曲线拟合,基于拉伸强度、断裂韧度等材料控制参数,建立了应力-裂纹宽度关系三段式模型,并对理想多孔材料细观力学模型进行修正,获得了泡沫混凝土孔隙率与拉伸强度的半经验公式。  其次,通过泡沫混凝土的爆炸试验,对夹层泡沫混凝土板上下表面爆炸冲击波的压力峰值对比,得到泡沫混凝土对爆炸冲击波的衰减性能。研究表明:泡沫混凝土对爆炸冲击波吸能效果明显,达到26.36%。对爆炸后的试件进行了超声波波速测试,尝试弹性波CT成像技术在泡沫混凝土损伤中的应用。  最后,利用大型有限元程序LS-DYNA进行了爆炸冲击波在泡沫混凝土中的衰减规律的数值计算研究,数值模型采用普通混凝土-泡沫混凝土-普通混凝土复合结构,模拟结果与试验结果基本吻合。爆炸冲击波在夹层为泡沫混凝土的三层复合中衰减规律,低密度的泡沫混凝土具有更好的吸能效果,泡沫混凝土多层复合结构模拟中,夹层为不同密度的多层结构吸能效果比夹层为同种密度的多层结构吸能效果更优。
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