活性粉末混凝土抗多次侵彻实验研究及数值预测*
2021-07-09徐世烺李庆华
爆炸与冲击 2021年6期
徐世烺,吴 平,周 飞,李庆华,曾 田,蒋 霄
(浙江大学高性能建筑结构与材料研究所,浙江 杭州 310058)
近年来,随着各种破坏性武器的不断发展以及恐怖主义袭击事件不断增多[1-2],提高现有工程结构的综合防护能力已经成为防护工作的当务之急。迄今为止,大部分工程结构中使用最广泛的材料仍然是普通混凝土。然而,普通混凝土在高速冲击荷载作用下会发生非常严重的脆性破坏,在结构的背面出现大面积的震塌、崩落以及碎片飞溅现象[3-6],对附近人员和设备的安全构成严重威胁。因此,找到合适的工程防护材料成为解决上述问题的关键。活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)[7]是根据最紧密堆积原理制备成的具有高强度和良好韧性的水泥基材料。由于其本身的高强度以及钢纤维和基体之间的桥连作用,使得RPC相较于传统混凝土能够有效地减小迎弹面的开坑尺寸、侵彻深度,降低结构发生整体性破坏的机率[8-9]。截至目前,已有很多学者针对RPC的抗侵彻性能开展了实验研究[10-11],但是关于RPC的实验数据仍然有限,无法系统地指导现有工程结构设计。进行大型抗侵彻实验存在实验成本高昂、周期长、动态数据采集困难等问题。
近些年,随着有限元技术的不断发展,通过数值模拟方法预测混凝土类材料在高速冲击荷载作用下的破坏形态日益受到学者们的青睐。充分发挥有限元软件的优势,可以有效地指导实验、工程顺利进行。然而,目前对RPC材料进行动态数值模拟所选用的本构模型仍然是传统的混凝土本构模型,例如:HJC模型[12]、RHT模型[13]、CSCM模型[14]、K&C模型[15],这些模型都无法准确地反映RPC的拉伸延性特征以及应变率效应。……
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