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真三轴应力下混凝土的动态力学性能及破坏准则

徐媛媛 彭刚 王乾峰 肖姝娈 李威 彭竹君

徐媛媛,彭刚,王乾峰,等. 真三轴应力下混凝土的动态力学性能及破坏准则[J]. 水利水运工程学报,2021(1):133-141 doi:  10.12170/20200305003
引用本文: 徐媛媛,彭刚,王乾峰,等. 真三轴应力下混凝土的动态力学性能及破坏准则[J]. 水利水运工程学报,2021(1):133-141 doi:  10.12170/20200305003
(XU Yuanyuan, PENG Gang, WANG Qianfeng, et al. Dynamic mechanical properties and failure criteria of concrete under true triaxial stress[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(1): 133-141. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200305003
Citation: (XU Yuanyuan, PENG Gang, WANG Qianfeng, et al. Dynamic mechanical properties and failure criteria of concrete under true triaxial stress[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(1): 133-141. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200305003

真三轴应力下混凝土的动态力学性能及破坏准则

doi: 10.12170/20200305003
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51579139,51279092)
详细信息
    作者简介:

    徐媛媛(1996—),女,四川平昌人,硕士研究生,主要从事混凝土材料动力性能方面的研究。E-mail:913741411@qq.com

    通讯作者:

    彭 刚(E-mail:gpeng158@126.com)

  • 中图分类号: TU528.01

Dynamic mechanical properties and failure criteria of concrete under true triaxial stress

  • 摘要: 为研究混凝土结构处于复杂应力状态下的静动态力学特性,进行了不同应力比及加载速率下的真三轴压缩试验。对混凝土的强度特性和变形特性展开了深入分析,并基于八面体应力空间建立了考虑应变速率效应的真三轴动态破坏准则。结果表明:真三轴受压下的混凝土极限抗压强度随着应力比的增大而增大。随着应变速率的增加,应力比较低时,混凝土的极限抗压强度逐渐增大;应力比较高时,极限抗压强度先减小后增加。随着应变速率的增加,侧向变形曲线的破坏峰值点更明显;随着应力比的增大,侧应力较大方向上的变形越来越小。基于八面体应力空间建立的真三轴动态破坏准则表达式中包含3个率效应参数,经验证与试验数据吻合较好。
  • 图  1  不同应变速率下混凝土的轴向应力-应变曲线

    Figure  1.  Axial stress-strain curves of concrete at different strain rates

    图  2  相同应力比下受应变速率影响的侧向应变(应力比σ2σ1=1∶1)

    Figure  2.  Effect of strain rate on lateral strain (σ2σ1=1∶1)

    图  3  应力比对侧向应变的影响

    Figure  3.  Effect of stress ratio on lateral strain

    图  4  八面体应力空间的真三轴静态破坏准则模型与试验数据的对比

    Figure  4.  Comparison of true triaxial static failure criterion model test data based on octahedral stress space and experimental data

    图  5  不同应变速率下混凝土动态破坏准则破坏包络面与试验点

    Figure  5.  Destruction envelope surface and test points of concrete dynamic failure criterion at different strain rates

    表  1  不同应变速率下混凝土的动态抗压强度

    Table  1.   Dynamic compressive strengths of concrete at different strain rates

    ${\sigma _1}:{\sigma _2}$不同应变速率下的极限抗压强度/MPa
    10−5/s10−4/s10−3/s10−2/s
    1∶152.31(−/−)54.49(−/4.17)55.61(−/6.31)58.78(−/12.37)
    2∶160.61(15.87/−)59.51(9.21/−1.81)67.99(22.26/12.18)69.76(18.68/15.10)
    3∶170.16(34.12/−)67.49(23.86/−3.81)72.76(30.84/3.71)83.21(41.56/18.60)
    4∶172.19(38.00/−)68.44(25.60/−5.19)73.48(32.13/1.79)94.36(60.53/30.71)
    0(单轴)36.65(−/−)37.28(−/1.72)38.92(−/4.45)40.28(−/9.90)
      注:表中括号内“/”前后数值分别表示极限抗压强度相对于1∶1下的增幅(%)和相对于10−5/s下的增幅(%)。
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    表  2  不同应变速率下破坏准则拟合参数值与相关系数

    Table  2.   Fitting parameters and correlation coefficients of failure criterion at different strain rates

    应变速率/s−1${\alpha _{\dot \varepsilon }}$${\beta _{\dot \varepsilon }}$${\gamma _{\dot \varepsilon }}$${R^2}$
    10−5 −0.342 −1.039 0.164 0.983
    10−4 −0.209 −0.958 0.172 0.972
    10−3 −0.386 −1.231 0.101 0.978
    10−2 −0.519 −1.494 0.031 0.993
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-05
  • 网络出版日期:  2021-01-18
  • 刊出日期:  2021-02-15

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