上土下岩地层中柱面SH波的传播特性分析.pdf

工程爆破 E N G I N E E R I N GB L A S T I N G 2 0 2 3年8月第2 9卷第4期E n g i n e e r i n gB l a s t i n g工程爆破,2 0 2 3,2 9(4):1 0-1 7文章编号:1 0 0 6-7 0 5 1(2 0 2 3)0 4-0 0 1 0-0 8收稿日期:2 0 2 2-0 8-1 2基金项目:国家自然科学基金资助项目(5 1 9 0 8 5 4 8);国家人民防空办公室立项课题基金资助项目(R F 2 0 S C 0 1 J-S 0);陕西省高校科协青年人才托举计划基金资助项目(2 0 2 0 0 4 1 5)作者简介:王志航(1 9 9 6-),男,在读博士,从事防护工程方面的研究。E-m a i l:1 8 3 3 5 2 5 5 4 2q q.c o m通信作者:白二雷(1 9 7 8-),男,博士,副教授,从事防护工程方面的研究。E-m a i l:b w x k g y 1 6 3.c o m纳米碳纤维增强混凝土动态劈拉破坏的能耗规律研究王志航1,白二雷1,潘 璐2,黄 河1,聂良学3(1.空军工程大学航空工程学院,西安7 1 0 0 3 8;2.中国人民解放军9 3 1 1 8部队,北京1 0 0 8 4 3;3.中国人民解放军9 3 1 2 5部队,江苏 徐州2 2 1 0 0 5)摘 要:采用1 0 0mmS H P B试验装置对纳米碳纤维(C N F s)体积掺量为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%的纳米碳纤维增强混凝土(C N F R C)进行了动态劈拉试验,分析了C N F R C动态劈拉破坏的能耗规律,并与碳纤维(C F s)体积掺量为0.3%的碳纤维增强混凝土(C F R C)进行了对比分析。结果表明:在动态劈拉破坏过程中,随着入射能平均变化率的增大,混凝土的应变率不断增大。采用二次多项式能较好地拟合应变率随入射能平均变化率的变化规律。C N F s可“加固”混凝土内部结构,从而使得C N F R C的应变率较普通混凝土小。C N F R C的吸收能具有明显的应变率效应和入射能平均变化率效应。在分析混凝土内部能量耗散时,建议采用入射能平均变化率作为自变量。C N F s可以提高混凝土的吸能特性和强度。入射能平均变化率相同时,随着C N F s掺量的增大,C N F R C的吸收能和动态劈拉强度均先增大后减小。C N F s掺量为0.3%时,C N F R C的吸收能和动态劈拉强度均最大。入射能平均变化率相同时,C N F s对混凝土强度的提高效果较C F s差,对混凝土吸能特性的提高效果接近C F s。关键词:混凝土;纳米碳纤维;碳纤维;动态劈拉;入射能;吸收能中图分类号:TU 5 2 8;T D 2 3 5 文献标志码:A d o i:1 0.1 9 9 3 1/j.E B.2 0 2 2 0 1 6 9E n e r g yc o n s u m p t i o n l a w so f c a r b o nn a n o f i b e r r e i n f o r c e dc o n c r e t e i nd y n a m i c s p l i t t i n g t e n s i l e f a i l u r eWA N GZ h i-h a n g1,B A IE r-l e i1,P A NL u2,H U A N GH e1,N I EL i a n g-x u e3(1.S c h o o lo fA v i a t i o nE n g i n e e r i n g,A i rF o r c eE n g i n e e r i n gU n i v e r s i t y,X ia n7 1 0 0 3 8,C h i n a;2.9 3 1 1 8T r o o p so fP L A,B e i j i n g1 0 0 8 4 3,C h i n a;3.9 3 1 2 5T r o o p so fP L A,X u z h o u2 2 1 0 0 5,J i a n g s u,C h i n a)A b s t r a c t:D y n a m i cs p l i t t i n gt e n s i l et e s tw a sc a r r i e do u to nc a r b o nn a n o f i b e rr e i n f o r c e dc o n c r e t e(C N F R C)w i t hc a r b o nn a n o f i b e r(C N F s)v o l u m ec o n t e n t o f 0,0.1%,0.2%,0.3%a n d0.5%b yu s i n g1 0 0mmS H P Bt e s t d e v i c e.A n de n e r g yc o n s u m p t i o n l a w so fC N F R Ci nd y n a m i cs p l i t t i n gt e n s i l ef a i l u r ew e r ea n a l y z e d,w h i c h w a sc o m p a r e dw i t hc a r b o nf i b e rr e i n f o r c e dc o n c r e t e(C F R C)w i t hc a r b o nf i b e r(C F s)v o l u m ec o n t e n to f0.3%.T h er e s u l t ss h o wt h a tt h es t r a i nr a t eo fc o n c r e t e i n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo ft h ea v e r a g ec h a n g er a t eo fi n c i d e n te n e r g yi nt h ed y n a m i cs p l i t t i n gt e n s i l ef a i l u r ep r o c e s s.Q u a d r a t i cp o l y n o m i a l c a nb eu s e d t o f i t t h ev a r i a t i o no f s t r a i nr a t ew i t ht h e a v e r a g e r a t eo f i n c i d e n t e n e r g y.C N F s r e i n f o r c e t h e i n t e r n a l s t r u c t u r eo fc o n c r e t es ot h a tt h es t r a i nr a t eo fC N F R Ci ss m a l l e rt h a nt h a to fp l a i nc o n c r e t e.T h ea b s o r b e de n e r g yo fC N F R Ch a so b v i o u se f f e c to fs t r a i nr a t ea n da v e r a g ec h a n g er a t eo f i n c i d e n te n e r g y.I t i ss u g g e s t e dt oa d o p t t h ea v e r a g ec h a n g er a t eo fi n c i d e n te n e r g ya si n d e p e n d e n tv a r i a b l ew h e na n a l y z i n gt h ee n e r g yc o n s u m p t i o ni n s i d eh t t p:/g c b p.c b p t.c n k i.n e tA u g u s t 2 0 2 3|E n g i n e e r i n gB l a s t i n g|V o l.2 9,N o.4c o n c r e t e.C N F s c a n i m p r o v e t h e e n e r g ya b s o r p t i o np r o p e r t ya n ds t r e n g t ho f c o n c r e t e.A t t h e s a m ea v e r a g e c h a n g e r a t eo f i n c i d e n te n e r g y,t h ea b s o r b e de n e r g ya n dd y n a m i cs p l i t t i n gt e n s i l es t r e n g t ho fC N F R Ci n c r e a s e f i r s t a n dt h e nd e c r e a s ew i t ht h e i n c r e a s eo fC N F s c o n t e n t.W h e nC N F s c o n t e n t i s 0.3%,C N F R Ch a s t h em a x i m u ma b s o r b e d e n e r g y a n dd y n a m i c s p l i t t i n g s t r e n g t h.W h e n t h ea v e r a g ec h a n g e r a t e o f i n c i d e n t e n e r g y i s t h e s a m e,t h e i m p r o v e m e n t e f f e c t o fC N F s o n c o n c r e t e s t r e n g t h i sw o r s e t h a n t h a t o fC F s,a n dt h e i m p r o v e m e n t e f f e c t o nc o n c r e t e e n e r g ya b s o r p t i o np r o p e r t y i s c l o s e t o t h a t o fC F s.K e yw o r d s:c o n c r e t e;c a r b o nn a n o f i b e r;c a r b o nf i b e r;d y n a m i cs p l i t t i n gt e n s i l e;i n c i d e n t e n e r g y;a b s o r b e de n e r g y 混凝土属于典型的脆性材料,具备出色的抗压强度,而抗拉强度则相对较弱,因此混凝土的压缩力学性能一直是研究的重点1-2。但实际情况下,混凝土结构受外荷载作用时很容易出现拉伸应力状态,如一般混凝土结构在地震作用或者风荷载作用下的倒塌、军事防护工程在破片冲击作用或者爆炸作用下的毁伤,这些结构的破坏往往都是由于其动态抗拉强度不够所致,而压缩区并未达到其承载极限状态3-4。因而在某些特殊工况下,混凝土的抗拉强度才是影响结构整体性能的关键因素。随着研究的不断深入,混凝土材料的抗拉性能越来越受到重视,尤其是混凝土材料在动荷载作用下的拉伸响应5。纳米碳纤维(C N F s)是化学气相生长碳纤维的一种形式,是通过裂解气相碳氢化合物而制备出的一种非连续的纳米级尺寸石墨纤维。C N F s兼具纳米材料和碳纤维材料的双重优良特性,逐渐被作为一种优异的增强材料用以提高混凝土的性能6。王丽霖等7研究发现0.3%掺量的C N F s提高混凝土静态力学性能的效果最佳。王腾蛟等8、孟博旭等9研究了C N F s对混凝土耐久性的影响,发现C N F s可以提高混凝土的抗冻性、抗渗性和抗碳化性能。WANGZH等1 0研究了C N F s对混凝土介电损耗特性的影响,发现C N F s掺量越大,混凝土的介电损耗能力越强。X I A W等1 1研究了C N F s对混凝土动态压缩力学性能的影响,发现掺加适量的C N F s可以提高混凝土在动荷载作用下的压缩力学性能。目前,对纳米碳纤维增强混凝土(C N F R C)的研究主要集中在静态力学性能、耐久性、电磁学特性及动态压缩力学性能等方面1 2-1 5,而对其动态劈拉力学性能,尤其是动态劈拉破坏的能耗规律方面的研究还相对较少。基于此,采用1 0 0 mm S H P B试验装置对C N F s体积掺量为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%的C N F R C进行了动态劈拉试验,从入射能平均变化率、应变率、吸收能、动态劈拉强度的内在关系入手,分析了C N F R C动态劈拉破坏的能耗规律,并与碳纤维(C F s)体积掺量为0.3%的碳纤维增强混凝土(C F R C)进行了对比分析。1 试验1.1 试验材料及试件制备制备混凝土的原材料包括:水泥、粗集料、细集料、水、外加剂、碳纤维和纳米碳纤维。水泥:“秦岭”牌PO4 2.5 R水泥。粗集料:粒径52 0mm的石灰岩碎石。砂:细度模数2.8的中砂。水:洁净自来水。外加剂:F D N高效减水剂和磷酸三丁酯消泡剂。C N F s:单丝直径1 0 02 0 0n m,密度0.1 8g/c m3,长径比7 0。C F s:单丝直径7?m,密度1.7 8g/c m3。混凝土的配合比如表1所示。试件的具体制备流程如图1所示。动态劈拉试验试件尺寸为1 0 0mm5 0mm(见图2)。其中,P C表示普通混凝土,C N F R C 1C N F R C 5表示纤维体积掺量为0.1%0.5%的C N F R C,C F R C 3表示纤维体积掺量为0.3%的C F R C。表1 混凝土的配合比T a b l e1M i xr a t i oo f c o n c r e t e(k g/m3)试件编号水泥碎石砂水消泡剂减水剂纳米碳纤维P CC N F R C 1C N F R C 2C N F R C 3C N F R C 5C F R C 34 9 51 0 0 86 7 21 8 00000.3 05.00.1 80.4 57.50.3 60.6 01 0.00.5 40.9 01 5.00.9 00.6 01 0.05.3 411第4期王志航,等:纳米碳纤维增强混凝土动态劈拉破坏的能耗规律研究E n g i n e e r i n gB l a s t i n g工程爆破,2 0 2 3,2 9(4):1 0-1 7图1 试件的具体制备流程F i g.1 S p e c i f i cp r e p a r a t i o np r o c e s so f s p e c i m e n图2 混凝土试件F i g.2 C o n c r e t es p e c i m e n s1.2 试验方法动态劈拉试验在1 0 0mmS H P B试验装置(见图3)上进行。试验前,将试件加工为中心角2=2 0 的平台巴西圆盘,如图4所示。试验中,实测的脉冲波形如图5所示。图3 1 0 0mmS H P B试验装置F i g.3 1 0 0mmS H P Bt e s td e v i c e图4 平台巴西圆盘试件F i g.4 B r a z i l i a nd i s ks p e c i m e no f t h ep l a t f o r m图5 脉冲波形F i g.5 P u l s ew a v e f o r m试件的动态劈拉强度t和应变率可由式(1)和式(2)表示:t=0.9 5Eet,m a xD24L R(1)=tEstT(2)式中:L、R分别为试件的厚度、半径;D、Ee分别为杆件直径、弹性模量;t,m a x,tT为透射波达到最大值的应变、时间;Es为试件的弹性模量。试件的入射能WI、反射能WR、透射能WT和吸收能WS可由式(3)和式(4)表示:WI=AeEeCe02I(t)dtWR=AeEeCe02R(t)dtWT=AeEeCe02T(t)dt (3)WS=WI-WR-WT=AeEeCe02I(t)-2R(t)-2T(t)dt(4)式中:Ae为杆的横截面面积;Ce为杆中应力波传播速度;为应力波在杆中的传播时间;I、R、T分别为入射、反射、透射应变。根据式(4)可知,WS为试件在整个动态劈拉过程中的吸收能,并不能直观反映冲击荷载对试件作用的强弱情况,因此引入入射能平均变化率WI,定义为入射能与应力波传播时间的比值:WI=WI/(5)WI的大小可以反映入射能的作用快慢,体现动态劈拉荷载对试件的作用强弱。21工程爆破 E NG I N E E R I NGB L A S T I N G 第2 9卷h t t p:/g c b p.c b p t.c n k i.n e tA u g u s t 2 0 2 3|E n g i n e e r i n gB l a s t i n g|V o l.2 9,N o.42 结果与分析2.1 应力时程曲线和能量时程曲线分析由典型的应力时程曲线(见图6)和能量时程曲线(见图7)可知,应变率相近时,随着C N F s掺量的增 加,混 凝 土 的 峰 值 应 力 先 增 大 后 减 小。C N F s掺量为0.3%时,混凝土的峰值应力最大。各部分能量随时间变化大致可以分为3个阶段:T 1阶段,试件达到峰值应力前。此阶段随着入射能的增大,透射能、反射能与吸收能均不断增大。吸收能主要用于裂缝的形成、发育和扩展,直至试件破坏达到峰值应力;T 2阶段,入射能达到最大值前。此阶段试件破坏后仍然保持一定的残余应力,所以入射能、吸收能等持续增大;T 3阶段,入射能达到最大值并保持稳定。此阶段裂缝连通贯穿试件,试件彻底破坏。图6 典型的应力时程F i g.6 T y p i c a l s t r e s s t i m eh i s t o r y图7 典型的能量时程F i g.7 T y p i c a l e n e r g yt i m eh i s t o r y2.2 入射能平均变化率与应变率的关系C N F R C入射能平均变化率与应变率的关系如图8所示,C N F s与C F s对混凝土入射能平均变化率与应变率关系的对比如图9所示。可知,随着入射能平均变化率的增大,P C、C N F R C、C F R C的应变率均不断增大,且两者的变化规律可用二次多项式关系来表示。由此获得混凝土应变率随入射能平均变化率变化的拟合公式,如式(6)所示。由式(6)可知,P C与C N F R C 1试件两者的关系式较为接近,此主要是由于C N F s掺量较少,作用发挥不明显造成的。整体上,入射能平均变化率相同时,随着C N F s掺量的增大,混凝土的应变率先减小后增大,C N F R C 3试件的应变率最小。在动态劈拉过程中,混凝土中掺加适量的C N F s可以使其内部结构更加紧密,从而降低其变形速率,应变率减小。通过对比发现,入射能平均变化率相同时,掺加相同掺量的C F s,混凝土的应变率更小,说明C F s对混凝土内部结构的“加固”效果更佳。在混凝土中,C F s主要对微米级裂缝起阻裂作用,而C N F s主要针对纳米级裂缝1 6。在冲击荷载作用下,加载时间短,变形快,小裂缝扩展迅速,且不易受阻。故C N F s发挥的效果不如C F s,C F s的“加固”效果更佳。P C=1 2.7 0+1 6.7 2WI-3.7 6W2IR2=0.9 9 4C N F R C 1=1 2.9 3+1 6.8 5WI-3.4 1W2IR2=0.9 6 6C N F R C 2=1 5.1 2+1 0.7 1WI-1.2 6W2IR2=0.9 3 1C N F R C 3=1 5.4 8+8.0 0WI-0.1 7W2IR2=0.9 9 8C N F R C 5=1 3.2 1+1 8.4 6WI-0.4 5W2IR2=0.9 7 5C F R C 3=1 5.8 8+7.3 1WI-4.8 6W2IR2=0.9 9 2(6)图8 C N F R C入射能平均变化率与应变率的关系F i g.8 R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ea v e r a g ec h a n g er a t eo fi n c i d e n t e n e r g ya n ds t r a i nr a t eo fC N F R C31第4期王志航,等:纳米碳纤维增强混凝土动态劈拉破坏的能耗规律研究E n g i n e e r i n gB l a s t i n g工程爆破,2 0 2 3,2 9(4):1 0-1 7图9 C N F s与C F s对混凝土入射能平均变化率与应变率关系的对比F i g.9 C o m p a r i s o no f t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ea v e r a g ec h a n g er a t eo f i n c i d e n t e n e r g ya n ds t r a i nr a t eo f c o n c r e t eb yC N F sa n dC F s2.3 应变率、入射能平均变化率与吸收能的关系2.3.1 应变率与吸收能的关系C N F R C应变率与吸收能的关系如图1 0所示,C N F s与C F s对混凝土应变率与吸收能关系的对比如图1 1所示。可知,混凝土的吸收能具有明显的应变率效应,随着应变率的增大,混凝土的吸收能 呈 线 性 增 大 趋 势。对 两 者 进 行 线 性 拟 合(WS=B+A),如式(7)所示。应变率相同时,随着C N F s掺量的增大,混凝土的吸收能先增大后减小,C N F R C 3的吸收能最大。掺加C N F s可以提高混凝土的吸能特性,且C N F s的掺量为0.3%时的提高效果最佳。通过对比可以发现,应变率相同时,C F R C 3的吸收能较C N F R C 3大。由式(7)可知,拟合直线的斜率A反映了在动态劈拉荷载下混凝土吸收能的应变率敏感性。斜率A越大,混凝土吸收能的应变率敏感性越强,吸收能随应变率的增大趋势越显著。随着C N F s掺量的增大,拟合直线的斜率A先增大后减小,C N F R C 3的斜率A最 大。对 比C F R C 3和C N F R C 3可 知,C F R C 3的斜率A更大。掺加C N F s与C F s后,混凝土的内部结构被“加固”,整体性被加强,所以其吸收能增大,吸收能的应变率敏感性增强。P CWS=-2 8.3 7+2.5 4 R2=0.8 9 1C N F R C 1WS=-4 8.0 1+3.8 6 R2=0.9 4 9C N F R C 2WS=-6 7.3 4+5.0 6 R2=0.9 4 9C N F R C 3WS=-6 8.7 7+5.8 5 R2=0.9 9 3C N F R C 5WS=-7 1.3 0+5.4 4 R2=0.9 3 4C F R C 3WS=-9 9.4 8+7.3 0 R2=0.9 9 2(7)图1 0 C N F R C应变率与吸收能的关系F i g.1 0 R e l a t i o n s h i pb e t w e e ns t r a i nr a t ea n da b s o r b e de n e r g yo fC N F R C图1 1 C N F s与C F s对混凝土应变率与吸收能关系的对比F i g.1 1 C o m p a r i s o no f t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns t r a i nr a t ea n da b s o r b e de n e r g yo f c o n c r e t eb yC N F sa n dC F s2.3.2 入射能平均变化率与吸收能的关系C N F R C入射能平均变化率与吸收能的关系如图1 2所示,C N F s与C F s对入射能平均变化率与吸收能关系的对比如图1 3所示。由图1 2和图1 3可知,混凝土的吸收能随着入射能平均变化率的增大而不断增大,表现出明显的入射能平均变化率强化效应。入射能平均变化率相同时,随着41工程爆破 E NG I N E E R I NGB L A S T I N G 第2 9卷h t t p:/g c b p.c b p t.c n k i.n e tA u g u s t 2 0 2 3|E n g i n e e r i n gB l a s t i n g|V o l.2 9,N o.4C N F s掺量的增大,混凝土的吸收能先增大后减小。C F s掺量为0.3%时,混凝土的吸收能最大。对比C F R C 3和C N F R C 3可知,入射能平均变化率相同时,C F R C 3与C N F R C 3的吸收能大致相等。由此可知,在混凝土中掺加C N F s与C F s,可以提高其在动态劈拉荷载作用下的能量吸收能力,且2种纤维对混凝土吸能特性的提高效果相差不大。图1 2 C N F R C入射能平均变化率与吸收能的关系F i g.1 2 R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ea v e r a g ec h a n g er a t eo fi n c i d e n t e n e r g ya n da b s o r b e de n e r g yo fC N F R C图1 3 C N F s与C F s对入射能平均变化率与吸收能关系的对比F i g.1 3 C o m p a r i s o no f t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ea v e r a g ec h a n g er a t eo f i n c i d e n t e n e r g ya n da b s o r b e de n e r g yb yC N F sa n dC F s对比图1 1和图1 3可以发现,以应变率为自变量时,C F R C 3的吸收能较C N F R C 3大。而以入射能平均变化率为自变量时,C F R C 3与C N F R C 3的吸收能几乎相同。在动态劈拉荷载作用下,混凝土的应变率反映材料本身在冲击荷载作用下的响应。虽然冲击荷载越大,作用速度越快,混凝土的应变率越大。但在分析混凝土内部能量耗散时,应变率不能较好地表征冲击荷载所携能量作用的快慢,而入射能平均变化率是入射能与作用时间的比值,能较好地表征入射能量的作用快慢。因此,在分析混凝土内部能量耗散时,建议采用入射能平均变化率作为自变量。C N F s和C F s均属于碳系纤维材料,两者最显著的差异为两者所在的尺度不同。C N F s属于纳米级碳纤维,碳纤维属于微米级纤维。两者在混凝土中发挥的作用也不尽相同。C N F s一方面由于其极小的尺寸,可以对稍大孔隙进行填充,另一方面可对较小尺度的裂缝进行“桥连”,起到阻裂作用8。而C F s主要是“桥连”较大尺度的裂缝发挥,阻裂作用。因此,掺加C N F s和C F s,混凝土的吸能特性均有所增强。而在荷载作用下,C N F s一方面减少了混凝土内部的原始缺陷,从而增加了初始裂缝形成所需的能量。另一方面C N F s阻止了较小尺度裂缝的扩展,混凝土又需要吸收更多能量来推动裂缝的扩展。C F s则是通过阻止较大尺度裂缝的扩展来增加混凝土的能量吸收。纤维掺量相同时,混凝土能量吸收的增加量大致相等,故在 入 射 能 平 均 变 化 率 相 同 时,C F R C 3与C N F R C 3的吸收能接近。2.4 入射能平均变化率与强度的关系C N F R C入射能平均变化率与强度的关系如图1 4所示,C N F s与C F s对入射能平均变化率与强度关系的对比如图1 5所示。由图1 4和图1 5可知,混凝土的动态劈拉强度表现出明显的入射能平均变化率效应,即随着入射能平均变化率的增大而增大,总体上呈现线性增大的趋势。入射能平均变化率相同时,随着C N F s掺量的增大,混凝土的动态劈拉强度先增大后减小。当C N F s掺量为0.3%时,混凝土的动态劈拉强度最大。对比C F R C 3和C N F R C 3可知,相同入射能平均变化率下,C F R C 3的动态劈拉强度更大。由此可知,当入射能平均变化率相同时,即冲击作用程度相同时,掺加C N F s与C F s可以提高混凝土的动态劈拉强51第4期王志航,等:纳米碳纤维增强混凝土动态劈拉破坏的能耗规律研究E n g i n e e r i n gB l a s t i n g工程爆破,2 0 2 3,2 9(4):1 0-1 7度,且C F s的提高效果更佳。在动态劈裂荷载作用下,裂缝迅速发展贯通。C F s由于尺寸大,阻裂作用效 果 更 佳,故 相 同 入 射 能 平 均 变 化 率 下,C F R C 3的动态劈拉强度较C N F R C 3大。图1 4 C N F R C入射能平均变化率与强度的关系F i g.1 4 R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ea v e r a g ec h a n g er a t eo f i n c i d e n t e n e r g ya n ds t r e n g t ho fC N F R C图1 5 C N F s与C F s对混凝土入射能平均变化率与强度关系的对比F i g.1 5 C o m p a r i s o no f t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ea v e r a g ec h a n g er a t eo f i n c i d e n t e n e r g ya n ds t r e n g t ho fc o n c r e t eb yC N F sa n dC F s3 结论1)在动态劈拉荷载作用下,随着入射能平均变化率的增大,混凝土的应变率均不断增大。采用二次多项式能较好地拟合应变率随入射能平均变化率的变化规律。2)纳米碳纤维(C N F s)与碳纤维(C F s)可“加固”混凝土内部结构,从而使得入射能平均变化率相同时,C N F R C、C F R C的应变率较普通混凝土小。C N F R C中,C N F s掺量为0.3%时,应变率最小。对比C N F s与C F s,C F s的“加固”效果更佳。3)混凝土的吸收能具有明显的应变率效应和入射能平均变化率效应,即随着应变率和入射能平均变化率的增大而增大。在分析混凝土内部能量耗散时,建议 采 用 入 射 能 平 均 变 化 率 作 为 自变量。4)入射能平均变化率相同时,随着C N F s掺量的增大,混凝土的吸收能先增大后减小。C N F s掺量为0.3%时,混凝土的吸收能最大。C N F s与C F s两者对混凝土吸能特性的提高效果相近。5)混凝土的动态劈拉强度表现出明显的入射能平均变化率效应。入射能平均变化率相同时,C N F s掺量为0.3%的混凝土动态劈拉强度最大。C F s对混凝土强度的提高效果优于C N F s。参考文献(R e f e r e n c e s):1郑士举,刘辉,蒋利学.不同测试方式下混凝土抗压强度对 比试 验研 究 J.建 筑 结 构,2 0 2 2,5 2(8):1 0 5-1 1 1.Z HE N GSJ,L I U H,J I AN GLX.C o m p a r a t i v ee x-p e r i m e n t a ls t u d yo nc o n c r e t ec o m p r e s s i v es t r e n g t hu n d e rd i f f e r e n tt e s t i n g m e t h o d sJ.B u i l d i n gS t r u c-t u r e,2 0 2 2,5 2(8):1 0 5-1 1 1.2吴剑锋,李慧剑,王彩华,等.基于强度表征的混凝土脆性指标影响因素研究J.力学季刊,2 0 2 0,4 1(3):5 2 8-5 3 6.WUJF,L IHJ,WAN GCH,e t a l.S t u d yo n i n f l u-e n c i n gf a c t o r so fc o n c r e t eb r i t t l e n e s si n d e xb a s e do ns t r e n g t hc h a r a c t e r i z a t i o nJ.C h i n e s e Q u a r t e r l yo fM e c h a n i c s,2 0 2 0,4 1(3):5 2 8-5 3 6.3WAN GZ H,B A IE L,X UJY,e ta l.E f f e c to fn a n o-S i O2a n dn a n o-C a C O3o nt h es t a t i ca n dd y n a m i cp r o p e r t i e so fc o n c r e t eJ.S c i e n t i f i cR e p o r t s,2 0 2 2,1 2(1):9 0 7.4孙寒.钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土动态劈拉力学性能研究D.绵阳:西南科技大学,2 0 1 8.S UNH.S t u d yo nd y n a m i c s p l i t t i n g t e n s i l ep r o p e r t i e so f s t e e l-p o l y p r o p y l e n eh y b r i df i b e rh i g hs t r e n g t hc o n-c r e t eD.M i a n y a n g:S o u t h w e s t U n i v e r s i t y o f61工程爆破 E NG I N E E R I NGB L A S T I N G 第2 9卷h t t p:/g c b p.c b p t.c n k i.n e tA u g u s t 2 0 2 3|E n g i n e e r i n gB l a s t i n g|V o l.2 9,N o.4S c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,2 0 1 8.5孟龙,黄瑞源,蒋东,等.不同强度混凝土高温下动态劈 拉 性 能 研 究 J.工 程 力 学,2 0 2 1,3 8(3):2 0 2-2 1 3.ME NGL,HUAN GRY,J I AN GD,e t a l.S t u d yo nd y n a m i cs p l i t t i n g a n dt e n s i l e b e h a v i o ro 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