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发布时间：2020-01-06 00:00:00
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玄武岩纤维混凝土动态力学性能及数值模拟
Dynamic Mechanical Properties and Numerical Simulation of Basalt Fiber Reinforced Concrete
2022年第7期
玄武岩纤维；混凝土；动态力学性能；抗冲击性能；数值模拟
Basalt fiber(BF); Concrete; Dynamic mechanical property; Impact resistance; Numerical simulation
2022年第7期
10.19761/j.1000-4637.2022.07.064.05
国家自然科学基金委青年基金项目（51902212）；辽宁省高等学校创新团队项目（LT2019012）。
王 嵩，刘润清，赵 硕，孙斯慧
沈阳理工大学 材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110159

王 嵩，刘润清，赵 硕，孙斯慧

王嵩,刘润清,赵硕,等.玄武岩纤维混凝土动态力学性能及数值模拟[J].混凝土与水泥制品,2022(7):64-68.

WANG Song, LIU Run-qing, ZHAO Shuo,et al.Dynamic Mechanical Properties and Numerical Simulation of Basalt Fiber Reinforced Concrete[J].China Concrete and Cement Products,2022(7):64-68.

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摘   要：为了研究冲击荷载作用下玄武岩纤维（BF）对混凝土性能的影响，采用分离式霍普金森压杆（SHPB），在0.6 MPa冲击气压作用下对不同BF体积掺量（0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%）玄武岩纤维混凝土（BFRC）进行了冲击压缩试验，并基于试验数据，选用修正后的HJC本构模型对动态冲击过程进行了模拟。结果表明：BFRC相较于素混凝土具有更好的抗冲击性能，且0.30%体积掺量的BF对混凝土的增韧效果最好；修正后的HJC模型可以较好地反映出BFRC的应力、应变状态，体现BFRC破坏过程中裂纹的发展规律，模拟结果与试验结果吻合较好。 Abstract: In order to study the effect of basalt fiber (BF) on the performance of concrete under impact load, the impact compression test of basalt fiber reinforced concrete(BFRC) with different volume content of BF (0, 0.05%, 0.10%, 0.15%, 0.20%, 0.25%, 0.30%, 0.35%) was carried out by using split hopkinson pressure bar(SHPB) under the impact pressure of 0.6 MPa. Based on the test datas, the modified HJC constitutive model was selected to simulate the dynamic impact process. The results show that the BFRC has better impact load resistance than plain concrete, and BF with 0.30% volume content has the best toughening effect on concrete. The modified HJC model can better reflect the stress and strain state of BFRC and reflect the crack development law in the failure process of BFRC. The simulation results are in good agreement with the experimental results.
英文名 : Dynamic Mechanical Properties and Numerical Simulation of Basalt Fiber Reinforced Concrete
刊期 : 2022年第7期
关键词 : 玄武岩纤维；混凝土；动态力学性能；抗冲击性能；数值模拟
Key words : Basalt fiber(BF); Concrete; Dynamic mechanical property; Impact resistance; Numerical simulation
刊期 : 2022年第7期
DOI : 10.19761/j.1000-4637.2022.07.064.05
文章编号 :
基金项目 : 国家自然科学基金委青年基金项目（51902212）；辽宁省高等学校创新团队项目（LT2019012）。
作者 : 王 嵩，刘润清，赵 硕，孙斯慧
单位 : 沈阳理工大学 材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110159

王 嵩，刘润清，赵 硕，孙斯慧

王嵩,刘润清,赵硕,等.玄武岩纤维混凝土动态力学性能及数值模拟[J].混凝土与水泥制品,2022(7):64-68.

WANG Song, LIU Run-qing, ZHAO Shuo,et al.Dynamic Mechanical Properties and Numerical Simulation of Basalt Fiber Reinforced Concrete[J].China Concrete and Cement Products,2022(7):64-68.

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要：为了研究冲击荷载作用下玄武岩纤维（BF）对混凝土性能的影响，采用分离式霍普金森压杆（SHPB），在0.6 MPa冲击气压作用下对不同BF体积掺量（0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%）玄武岩纤维混凝土（BFRC）进行了冲击压缩试验，并基于试验数据，选用修正后的HJC本构模型对动态冲击过程进行了模拟。结果表明：BFRC相较于素混凝土具有更好的抗冲击性能，且0.30%体积掺量的BF对混凝土的增韧效果最好；修正后的HJC模型可以较好地反映出BFRC的应力、应变状态，体现BFRC破坏过程中裂纹的发展规律，模拟结果与试验结果吻合较好。

Abstract: In order to study the effect of basalt fiber (BF) on the performance of concrete under impact load, the impact compression test of basalt fiber reinforced concrete(BFRC) with different volume content of BF (0, 0.05%, 0.10%, 0.15%, 0.20%, 0.25%, 0.30%, 0.35%) was carried out by using split hopkinson pressure bar(SHPB) under the impact pressure of 0.6 MPa. Based on the test datas, the modified HJC constitutive model was selected to simulate the dynamic impact process. The results show that the BFRC has better impact load resistance than plain concrete, and BF with 0.30% volume content has the best toughening effect on concrete. The modified HJC model can better reflect the stress and strain state of BFRC and reflect the crack development law in the failure process of BFRC. The simulation results are in good agreement with the experimental results.

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（1）适量的BF有利于提高混凝土的抗冲击性能。当BF体积掺量为0.30％时，BFRC试件的冲击破坏荷载最大，较素混凝土试件提高了20.67%，表明0.30%体积掺量的BF对混凝土的增韧效果最好。
（2）通过应变能指标量化了BFRC的延性和吸收能量的能力。与素混凝土相比，BFRC具有更高的应变能，且当BF体积掺量为0.30%时，BFRC试件的应变能最大，为9 782.33 J，较素混凝土试件的应变能提高了152.71%。
（3）经过参数修正后的HJC 模型能够较好地模拟BFRC在冲击荷载下的力学特性，这为BFRC在工程中的实际应用提供了理论基础。

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