钢纤维混凝土应变速率敏感性及本构模型研究

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钢纤维和聚丙烯纤维高性能混凝土力学性能试验研究

钢纤维和聚丙烯纤维高性能混凝土力学性能试验研究引言高性能混凝土是一种具有优异力学性能和耐久性表现的钢筋混凝土材料。

为了进一步提高高性能混凝土的性能，研究者们开始探索添加纤维材料的方法。

钢纤维和聚丙烯纤维是两种常用的纤维材料，它们分别具有不同的特性和应用领域。

本研究旨在通过试验研究钢纤维和聚丙烯纤维对高性能混凝土的力学性能的影响，以期为工程实践提供参考。

材料与方法试验采用M50级高性能混凝土作为基础材料，分别掺入不同比例的钢纤维和聚丙烯纤维，并进行单轴压缩试验和抗折试验。

试验样品制备采用标准的混凝土制备方法，钢纤维和聚丙烯纤维的掺量分别为0.5%、1.0%和 1.5%。

试验过程中记录混凝土试样的压应力-应变曲线和梁的弯曲性能。

结果与讨论试验结果表明，添加钢纤维和聚丙烯纤维都能够显著提高高性能混凝土的力学性能。

在单轴压缩试验中，随着纤维掺量的增加，混凝土的抗压强度逐渐增加，并且抗裂性能得到了明显改善。

在抗折试验中，钢纤维和聚丙烯纤维的掺入都能够提高混凝土的抗弯强度和延性。

通过对试验结果的分析，可以得出以下结论：1.钢纤维和聚丙烯纤维都能够有效增加高性能混凝土的抗压强度和抗折强度；2.钢纤维的加入对混凝土的强度和延性影响更加显著，而聚丙烯纤维对抗裂性能的提高更为明显；3.钢纤维和聚丙烯纤维的掺入可以有效改善高性能混凝土的耐久性，减少龟裂和渗透问题。

结论本研究通过试验研究了钢纤维和聚丙烯纤维对高性能混凝土的力学性能的影响。

试验结果表明，在适当比例下，钢纤维和聚丙烯纤维的掺入都能够有效提高混凝土的强度和延性，改善其抗裂性能。

这对于优化高性能混凝土的应用和推广具有重要意义，为相关工程提供了科学依据和技术指导。

2.赵XX,杨XX,王XX.聚丙烯纤维对高性能混凝土力学性能的影响研究[J].工程材料学报,2024,03:58-61.。

基于RHT本构模型的钢渣混凝土SHPB模拟研究

33总174期 2023.12 混凝土世界引言混凝土是一种广泛应用于工程结构中的复合材料，其在动态荷载作用下的力学性能与静态荷载作用下的力学性能有显著差异，因此研究混凝土的动态本构关系对于理解和预测混凝土结构在冲击、爆炸等极端条件下的响应和破坏具有重要意义。

为描述混凝土在高应变率下的非线性、各向异性、损伤和孔隙压实等特征，许多学者提出了不同的动态本构模型，如HJC模型、RHT模型、TCK模型等。

其中，RHT模型是由Riedel、Hiermaier和Thoma提出的一种基于损伤力学和孔隙压实理论的混凝土本构模型，其具有形式简单、参数少、适用范围广等优点[1]。

钢渣是一种由高炉冶炼铁或转炉精炼钢时产生的副产品，其主要成分为氧化铁、氧化硅、氧化铝、氧化钙等[2]，具有良好的物理力学性能和耐久性能，可作为混凝土中骨料或水泥的替代材料使用，从而提高混凝土的强度、耐久性和抗渗性，实现钢渣的资源化利用，减少环境污染[3-6]。

然而，目前对钢渣混凝土在动态荷载作用下的力学性能和本构关系的研究还较少，尚缺乏适用于钢渣混凝土的RHT动态本构模型。

因此，本文首先通过力学试验获得不同掺量钢渣混凝土的静态力学性能参数，包括轴心抗压强度、弹性模收稿日期：2023-9-13第一作者：常银会，1997年生，硕士，主要从事固废混凝土的研究与应用相关工作，E-mail：****************项目信息：宁夏回族自治区重点研发计划“煤电与冶金多固废协同高效制备绿色高性能混凝土关键技术与规模化应用”（2022BDE02002）基于RHT本构模型的钢渣混凝土SHPB模拟研究常银会　楚京军　侯　荣　刘亚娟宁夏赛马科进混凝土有限公司宁夏银川 750000摘要：本文采用试验和数值模拟相结合的方法，对钢渣混凝土的静力学性能和冲击动力学性能展开研究。

在试验部分，制备了四种不同钢渣掺量（0%、25%、35%、45%）的混凝土试件，并对其抗压强度和抗拉强度进行测试。

钢纤维活性粉末混凝土SHPB试验研究

简称ＲＰＣ）是法国Ｂｏｕｙｇｕｅｓ公司在上世纪９０年代初发明的一种具有高强度、高韧性、高耐久性的水泥基复合材料．清华大学覃维祖指出 … ，ＲＰＣ的超
高性能主要是通过提高材料的均质性、优化颗粒级配、以热养护改善微结构、掺钢纤维增加韧性来
的实验技术和测试方法．
１０ｍｍ的砂筛筛入搅拌机内．使用该方法后，钢纤
维几乎无结团现象．制备工艺流程见图１．
襞
匝卜
｝－｛纤维
—匡匦
图１ＲＰＣ制备工艺
困＋团
Ｆｉｇ．１ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＲＰＣ
关键词：钢纤维活性粉末混凝土；冲击；压缩；分离式霍普金森压杆中图分类号：ＴＵ５２８．５７２文献标志码：Ａ
活性粉末混凝土（ＲｅａｃｔｉｖｅＰｏｗｄｅｒＣｏｎｃｒｅｔｅ，
（图２）．
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１２７８１３５，５０７０８０２２）；广东省高等学校高层次人才资助项目（２０５０２０５）；广东省自然科学基金资助项目（０６３０１０３８）；建设部科研开发资助项目（０６一Ｋ１－３７，０７一Ｋ４．５，Ｏ７．Ｋ４．１３，１０．Ｋ３．２７，１０．Ｋ４ — １８）；广州市属高校 “ 羊

钢纤维混凝土HJC模型研究

钢纤维混凝土HJC 模型研究张磊1，项笑炎2，郝龙3（1.总参工程兵科研三所，洛阳河南 471023；2. 美国工程技术联合公司南京代表处，江苏，南京，210000；3. 中国人民解放军南京军区建筑设计院，江苏，南京，210000 ）摘要：本文进行了不同强度、不同纤维含量钢纤维混凝土静态单轴、常规三轴、SHPB 单轴和主动围压SHPB 实验，根据实验结果对HJC 模型进行了改进，并编写了材料子程序嵌入ABAQUS/Explicit 中模拟实验。

数值模拟结果表明改进的HJC 模型能更好反映钢纤维含量、围压和应变率对混凝土力学特性的影响。

关键词：爆炸力学；钢纤维混凝土（SFRC）；HJC 本构模型；材料子程序；数值模拟Study on the HJC model of steel fiber reinforced concreteZHANG Lei1*,XIANG Xiaoyan2 ,HAO Long3(1, The Third Engineering Scientific Research Institute, The Headquarters of the General Staff, Luoyang, Henan 471023; 2, Engineering Technology Associates. Inc. Nanjing Rep. Office. Nanjing Jiangshu, 210000; 3 Architectural Design Institute of PLA Nanjing Military Region, Nanjing Jiangshu, 210000) Abstract: The quasi-static uniaxial compression, conventional tri-axial, uniaxial SHPB and active confining SHPB experiments have been conducted in this study. The HJC concrete constitutive model has been modified based on the experiment results. The user-defined material subroutine code of constitutive model has been developed in ABAQUS code and been used to simulate the experiments. The simulation results exhibited that the modified HJC model can better describe the steel fiber ratio, the confining pressure and the stain rate effect on the mechanical properties of concrete than HJC model.Key words: explosion mechanics. steel fiber reinforced concrete (SFRC), HJC constitutive model, material subroutine code, numerical simulation0 引言HJC 模型是一种考虑到静水压影响和损伤影响的率相关经验型本构模型，该模型由Holmquist 于1993 年第14 届国际弹道学术会议上提出[1]。

钢纤维混凝土冲击性能的有限元研究

第39卷第2期2021年3月佛山科学技术学院学报（自然科学版）Journal of Foshan University（Natural Sciences Edition）Vol.39No.2Mar.2021文章编号：1008-0171（2021）02-0069-07钢纤维混凝土冲击性能的有限元研究徐佳兴，王英涛笃鲁志雄，雷元新(佛山科学技术学院交通与土木建筑学院，广东佛山528000)摘要：为研究钢纤维混凝土在不同应变率冲击作用下的力学性能，利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件，采用Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构对SHPB实验进行模拟研究，通过与实验研究结果对比得出，数值模拟得出的应力波图和应力-应变曲线图与实验结果吻合度较好，且峰值应力误差不超过3.68%。

同时对试件承载过程分析表明：当应变率为64s-1和114s-1时，试件单元的剥离是由外圈过度至芯部，并且114s-1条件下达到同等损伤程度要比前者快0.1ms左右。

关键词：钢纤维混凝土;数值模拟；峰值应力中图分类号:TU528.572汀U377文献标志码:A钢纤维混凝土凭借其良好的力学性能成为当下研究的热点课题。

在静力学方面，牛龙龙皿、陈从春2〕和FANG［3］等对多种体积参量的钢纤维混凝土进行了实验研究，结果表明钢纤维的掺入对强度均有增强作用的结论，而且能改变混凝土的失效模式。

在对钢纤维混凝土冲击动力性能的研究上也有较多探索。

巫绪涛等⑷利用大直径SHPB装置对不同体积分数的钢纤维高强混凝土进行了4种应变率下的冲击压缩实验，发现随着应变率增大,应变率效应逐渐减弱。

杨惠贤等冈对纤维总体积参量为2%的PVA/钢混合纤维水泥基复合材料进行了冲击实验,发现本构曲线的应变硬化现象随钢纤维含量增加而更加突显。

焦楚杰等固对钢纤维混凝土进行了冲击劈裂实验，发现钢纤维混凝土韧性和耗能能力随钢纤维含量的提高而增强。

实验研究虽然能得出确信的实验数据，但需耗费大量资源且无法穷尽各种可能。

钢纤维混凝土的本构模型及力学性能分析

10
湖南大学学报（自然科学版）
2021 年
tive model is verified. Meanwhile，the mechanical properties of SFRC including tensile strength，residual strength， flexural strength，and toughness are analyzed in detail.
调，使钢纤维与混凝土基体作为一个整体共同承担
荷载. 此时，钢纤维作为混凝土基质中的简单添加
物，由于钢纤维具有优异的力学性能，通过两相复合
理论，使钢纤维混凝土的弹性模量有明显提高. 基于
掺入钢纤维的体积分数，计算钢纤维混凝土的弹性
模量[16]，如公式（4）所示.
蓸蔀 Efc =
1-
Vf 6
Ec +
Vf 6
点弯曲试验. 通过数值模拟结果和试验数据的对比，充分验证了所提出的钢纤维混凝土本构
模型的准确性. 并对钢纤维混凝土的受拉强度、残余强度、受弯强度以及韧性等力学性能进行
详细的分析.
关键词：钢纤维混凝土；弥散开裂模型；黏结滑移理论；复合理论；抗弯强度
中图分类号：TU528.572
文献标志码：A
Constitutive Model and Mechanical Properties of Steel Fiber Reinforced Concrete
弹性状态，且作为添加物，仅考虑钢纤维在轴线方向
的受拉情况，忽略钢纤维的弯曲变形和径向收缩[15].
本文针对圆形截面且具有高长径比的钢纤维，采用
钢材的理想弹塑性本构模型计算混凝土中加入钢纤
维的应力-应变关系. 纤维在未达到抗拉强度时，纤

钢纤维混凝土的研究现状和发展动态的开题报告

钢纤维混凝土的研究现状和发展动态的开题报告一、研究现状随着人们对混凝土性能的要求越来越高，传统的钢筋混凝土逐渐不能满足其使用要求。

钢纤维混凝土应运而生，其在抗裂、抗震、耐久性等方面具有明显的优势。

目前，钢纤维混凝土的研究已经取得了很大的进展，主要表现在以下方面：1.钢纤维混凝土的性能研究许多学者通过加入钢纤维来改善混凝土的某些特性，如抗裂、抗震、耐久性等，已经取得了很好的效果。

通过实验室试验，钢纤维混凝土的各项性能已经得到了较为全面的研究。

2.钢纤维混凝土的力学性能研究钢纤维混凝土的力学性能是研究钢纤维混凝土的一个重要方面。

如抗拉剪强度、抗压强度、变形性能等都需要进行研究。

目前，国内外许多学者对钢纤维混凝土的力学性能进行了深入研究，并取得了很多有价值的研究成果。

3.钢纤维混凝土的应用研究钢纤维混凝土的应用范围非常广泛，如桥梁、隧道、水利、地铁等工程领域。

目前，许多大型的工程项目已经开始采用钢纤维混凝土进行建设，应用前景非常广阔。

二、发展动态随着钢纤维混凝土的研究和应用不断深入，其发展也得到了各方面的重视。

当前，钢纤维混凝土的发展动态主要表现在以下几个方面：1.钢纤维混凝土的制造工艺钢纤维混凝土的制造工艺对其性能有很大的影响。

当前，一些先进的制造工艺已经得到了广泛应用，如高效、自动化的钢纤维混凝土生产线。

2.钢纤维混凝土的新型纤维钢纤维混凝土的性能与所用的钢纤维型号密切相关。

现在，一些新型、高性能的钢纤维已经应用于钢纤维混凝土中，如钢纤维复合材料等。

3.钢纤维混凝土的性能改进为了进一步提高钢纤维混凝土的性能，一些学者进行了各种性能改进的研究，如改进混凝土的配合比、改进钢纤维的加入方式、改进混凝土的养护条件等。

这些改进措施大大提高了钢纤维混凝土的总体性能。

4.钢纤维混凝土的应用扩大钢纤维混凝土的应用范围正在不断扩大。

除了上述领域之外，还有一些其他领域也在逐渐采用钢纤维混凝土，如矿山、航空、军工等。

总之，钢纤维混凝土的研究和发展有着广泛的应用前景，其在建筑领域的应用也将越来越普及，这将进一步推动钢纤维混凝土技术的发展。

钢纤维混凝土动态本构模型及其有限元方法

钢纤维混凝土动态本构模型及其有限元方法钢纤维混凝土是一种使用细小钢纤维增强的混凝土材料，具有较高的抗裂性能和韧性。

在结构工程中，钢纤维混凝土常用于加固和增强混凝土结构。

为了准确地分析和设计钢纤维混凝土结构，需要了解其动态本构模型和相应的有限元方法。

在弹性阶段，可以使用弹性本构模型来描述钢纤维混凝土的应力-应变关系。

常用的弹性本构模型包括线性弹性模型和非线性弹性模型。

线性弹性模型假设材料在弹性阶段呈线性的应力-应变关系，可以使用胡克定律进行描述。

非线性弹性模型则考虑了材料在弹性阶段的非线性特性，如拉伸性能、压缩性能和抗剪性能。

在塑性阶段，钢纤维混凝土的变形行为会出现一定的非弹性变形，主要包括塑性应变和残余应变。

因此，需要使用塑性本构模型来描述钢纤维混凝土在受力过程中的非弹性变形。

常用的塑性本构模型包括弹塑性模型、弹塑性损伤模型和塑性损伤模型。

在损伤阶段，钢纤维混凝土会出现损伤行为，如微裂缝的扩展和混凝土破碎。

为了精确地描述钢纤维混凝土在受力过程中的损伤行为，可以使用损伤本构模型。

损伤本构模型考虑了材料的弹塑性行为和损伤行为，并通过损伤变量来描述材料的损伤程度。

有限元方法是一种数值计算方法，在钢纤维混凝土动态分析中具有广泛的应用。

有限元方法将结构划分为多个小单元，通过在每个单元上建立代表该单元材料本构特性的方程来求解结构的响应。

对于钢纤维混凝土结构，可以使用弹塑性本构模型和损伤本构模型作为有限元模型。

在建立有限元模型时，需要根据钢纤维混凝土的实际工程应用情况选择合适的本构模型。

通过实验测试或文献调研获得钢纤维混凝土的材料参数，如弹性模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度等。

然后，在有限元软件中建立钢纤维混凝土的有限元模型，选择适当的单元类型和网格划分方法。

在动态分析中，通过施加动力荷载或地震荷载模拟实际工程中的受力情况，在有限元模型中求解结构的应力、位移和损伤等响应。

同时，可以进行参数敏感性分析和结构优化设计，以确保结构的安全和可靠性。

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新癯建魄粉
全中核期国文心刊
钢纤维混凝土应变速率敏感性及本构模型研究
姜袁，郝景宏，永乐戚
（峡大学土木水电学院，北宜昌三湖４３０）４０２
摘要：研究了单向应力状态下钢纤维掺量为２％的钢纤维混凝土在应变速率为１１－５１。时的强度特性和变形特性，．ＯＯ、Ｏｘ０Ｓ４
ＪＮＧＹａ，Ａ０ＪｇｏｇＱｏｇｅＩＡｕｎＨｉｈｎ，ｌＹｎｌｎ
（ＣｄｌｇｆＣｉｉ＆ＨｙｒｐｗｅｇｎｅｉｇＣｉａＴｒｅＧｏｇｓｅｅｏｖｌｄｏｏｒＥｎｉｅｒｎ，ｈｎｈｅｒｅＵｎｖｒｉ，ｃａｇ４３０Ｈｕｅ，ｉａｉｅｓｔＹｉｈｎ４０２，ｂｉＣｈｎ）ｙＡｂｓｒｃ：ｅｔｅｇｈｈｒｃｅａｄｆｒｔｎｃａａｔｒｏｔｅｆｂｒｅｎｏｃｄｏｃｅｅｔａｔＴｈｓｒｎｔｃａａｔｒｎｄｅｏｍａｉｈｒｃｅｆｓｅｌｉｅｒｉｆｒｅｃｎｒｔｏ（ＦＲＣ）ｗｉｈ．％ｓｅｌｉｂｒＳｔ２Ｏｔｅｆｅ
ｅｅｇａｓｒｔｎａａｉｔｔａｔａｏｈｐａｎｏｃｅｅｂｔｔｎｒｙｂｏｉｃｐｂｌｙｈｎｈｔｆｔｅｌｉｃｎｒｔ，ｕｉｍｏｌｓｆｅａｔｉｉｓｌｒｔｅｓａｌｈｄｐｏｉｓｄｕｕｏｌｓｉｔｓｍａｌ；ｈｅｔｂｉｅｍｏｅｈｓｃｙｅｓｄｌａａｇｏｅｃｉｔｏｆｔｅｔｅｓｓｒｉｑｔｎｎｅｉｅｅｔｔｉｒｔｓｏｄｄｓｒｐｉｎｏｈｓｒｓ－ｔａｎｅｕａｉｕｄｒｄｆｒｎｓａｎａｅ．ｏｆ
在此基础上，导了钢纤维混凝土的单轴应力一变全曲线。果表明，通混凝土的单轴抗压强度、性模量、能能力随应变速率推应结普弹吸
的提高而提高；纤维混凝土的单轴抗压强度、钢弹性模量随应变速率的提高而提高，但吸能能力随应变速率的提高而降低；钢纤维对混凝土的抗压强度影响不大，很好地改善混凝土的延性，同应变速率下钢纤维混凝土的峰值应变较普通混凝土有所增加；同但相相
文献标识码：Ａ
文章编号：０１７２２１）２００ — ４１０ — ０Ｘ（０００ — ０５０
Ｒｅｅｒｈｏｔａｎｒｔｅｓｔｖｔｎｏｓｔｔｖｏｅｆｓｅｌｆｅｅｎｏｃｄｃｎｒｔｓａｃｎｓｒｉａｅｓｎｉｉａｄｃｎｔｕｅｍｄｌｏｔｅｉｒｒｉｆｒｅｏｃｅｅｉｙｉｉｂ
ａｓｒｔｎａａｉｔｏｐａｎｏｃｅｅｂｏｐｉｃｐｂｌｙｆｌｉｃｎｒｔｗｅｅｍｐｏｅａｓｒｉｒｔｓｎｒａｅ；ｕｉｘａｃｍｐｅｓｖｓｒｎｔａｄｏｉｒｉｒｖｄｓｔａｎａｅｉｃｅｓｄｎａｉｌｏｒｓｉｅｔｅｇｈｎｍｏｕｕｏｄｌｓｆｅａｔｃｔＲＣｌｓｉｉｙｏＳＦｗｅｅｍｐｏｅｓｓｒｉｒｔｓｉｃｅｓｄ，ｕｅｅｇａｓｒｔｏｃｐｂｌｔｓｐｏｉｓｅｌｉｒｃｎｅｔｈａｏｆｒｉｒｖｄａｔａｎａｅｎｒａｅｂｔｎｒｙｂｏｉｎａａｉｉｗａｏｐｓｔｔｅｆｐｙｅ；ｔｔａｎａｅ（０１，ｏｔｎａｄｆｒｎｓｒｉｒｔｓ１，０５￣１ｆ０。ｓ１ｕｄｒｎａｉｌｔｔｏｔｅｓ－）ｎｅｕｉｘａｓａｅｆｓｒｓｗｅｅｎｅｔｇｔｄ．Ｏｎｈｓａｉ，ｈｕｉｘａｒｉｖｓｉａｅｔｉｂｓｓｔｅｎａｉｌ
ｓｒｓ —ｓｒｉｅｕｏｗａｅｔｂｉｈｄＴｒｓｌｓｏｄｈｔｎａｉｌｏｒｓｉｅｔｅｇｈ，ｄｌｓｏｅａｔｃｔａｄｎｒｙｔｅｓｔａｎｑｍｉｎｓｓａｌｅ．ｈｅｅｕｔｈｗｅｔａｕｉｘａｃｍｐｅｓｖｓｒｎｓｓｔｍｏｕｕｆｌｓｉｉｙｎｅｅｇ
基体强度的钢纤维混凝土吸能能力强于普通混凝土，但弹性模量比普通混凝土小；推导的应力应变曲线能够很好地描述钢纤维混凝
土在不同应变速率下的应力应变全曲线关系。
关键词：力应变曲线；应钢纤维混凝士；应变速率
中图分类号：Ｕ２．２Ｔ５８５７
ｂｇｎｕｎｅｏｈｃｍｐｅｓｖｓｒｎｔｏｔｅｏｃｅｅｂｔｔａｉｒｖｉｄｃｉｉ；ｔｅｅｋａｕｏＳＲＣｎｒａｅｉｉｆｅｃｔｔｅｏｒｓｉｅｔｅｇｈｆｈｃｎｒｔ，ｕｉｌｃｎｍｐｏｅｔｓｕｔｌｙｈｐａｖｌｅｆＦｉｃｅｓｄｔｃｍｐａｅｔｔａｏｈｐａｎｏｒｔｕｎｅｔｓｍｅｔａｎａｅ；ｆｔｅｏｒｓｉｅｔｅｇｈｓｈｓｍｅ，ＦＲＣａｍｕｈｏｒｄｏｈｔｆｔｅｌｉｃｎｃｅｅｄｒｈｅａｓｒｉｒｔｉｈｃｍｐｅｓｖｓｒｎｉｔｅａｔＳｈｓｃｍｏｅｒ