技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用材料試驗機、常規(guī)三軸試驗機和霍普金森壓桿三種試驗設(shè)備通過試驗確定水泥混凝土動態(tài)本構(gòu)模型參數(shù)時所采用的科研試件的制備方法。

背景技術(shù)

機場跑道是戰(zhàn)時敵對雙方打擊的主要目標之一，限于資金和時間，它在侵徹爆破彈作用下的響應(yīng)規(guī)律則主要通過數(shù)值仿真獲得。水泥混凝土是機場跑道的主要施工材料，其動態(tài)本構(gòu)參數(shù)是進行數(shù)值仿真計算的關(guān)鍵，因此必須通過系統(tǒng)的科學(xué)試驗獲得水泥混凝土材料的本構(gòu)參數(shù)。

水泥混凝土科研試件是測定水泥混凝土本構(gòu)模型參數(shù)的主要試驗對象。國標GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標準》規(guī)定了水泥混凝土測試時的試件尺寸、形狀和公差，試驗設(shè)備，試件的制作和養(yǎng)護，抗壓強度、軸心抗壓強度、靜力受壓彈性模量、劈裂抗拉強度和抗折強度等參數(shù)的試驗測試要求和方法。這些參數(shù)只是部分靜態(tài)本構(gòu)模型參數(shù)，對于動態(tài)本構(gòu)模型中所包含的靜態(tài)本構(gòu)模型參數(shù)如內(nèi)聚強度、壓力硬化系數(shù)、壓力硬化指數(shù)和動態(tài)本構(gòu)模型參數(shù)如應(yīng)變率硬化系數(shù)等參數(shù)則無法通過國標GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標準》所規(guī)定的試驗設(shè)備和試驗方法測試得到。作為變通方法，目前一般通過調(diào)整本構(gòu)參數(shù)來達到數(shù)值計算與水泥混凝土靶侵爆試驗結(jié)果相吻合的目的，但此種方式缺乏科學(xué)性而且也不利于揭示水泥混凝土動態(tài)響應(yīng)的客觀規(guī)律。

利用材料試驗機、常規(guī)三軸試驗機和霍普金森壓桿等試驗設(shè)備對水泥混凝土試件進行試驗可以測量水泥混凝土本構(gòu)模型參數(shù)，分別制備用于上述試驗設(shè)備的水泥混凝土試件相對簡單，只要試件成品形狀、大小滿足各自的試驗設(shè)備要求即可。但此種形式制造出的水泥混凝土試件存在水泥混凝土抗壓強度指標、水灰比、級配數(shù)據(jù)的差異性，使得用于不同試驗設(shè)備的水泥混凝土試件間缺乏內(nèi)在一致性，導(dǎo)致試驗測量得到的水泥混凝土本構(gòu)模型參數(shù)存在較大誤差，進而導(dǎo)致利用得到的本構(gòu)模型參數(shù)評估水泥混凝土在侵徹和爆炸載荷作用下的響應(yīng)時，得出錯誤的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供用于測量水泥混凝土動態(tài)本構(gòu)模型參數(shù)科研試件的制備方法，以該方法制造出來的水泥混凝土試件具有相同的抗壓強度指標、水灰比和級配數(shù)據(jù)，滿足材料試驗機、常規(guī)三軸試驗機和霍普金森壓桿等多種試驗設(shè)備的要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：根據(jù)材料試驗機、三軸試驗機三軸腔和霍普金森壓桿桿徑來選擇水泥混凝土試件尺寸和最大碎石粒徑；然后，根據(jù)所選碎石的最大粒徑和水凝混凝土的強度要求，依據(jù)國標JGJ53-92《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標準及檢驗方法》和國標JGJ52-92《普通混凝土用砂質(zhì)量標準及檢驗方法》選取級配數(shù)據(jù)和材料配合比，通過GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標準》所規(guī)定的標準試件試驗確定水泥混凝土的級配數(shù)據(jù)和材料配合比；最后，根據(jù)確定的級配數(shù)據(jù)和材料配合比制作滿足相關(guān)試驗設(shè)備要求的試驗試件。

具體實施方案是：

第一步，確定用于材料試驗機、常規(guī)三軸試驗機（即試驗試件為圓柱體的三軸試驗機）和霍普金森桿的試件尺寸和材料試驗機、常規(guī)三軸試驗機量程。

1.1，根據(jù)科研需要確定所要研究水泥混凝土的抗壓強度等級f_c，并由公式（1）確定所要采用的材料試驗機工作量程R；

20%·R≤k·f_c·A≤80%·R????公式（1）

這里，A為水泥混凝土試件的可能加載面積，近似取為常規(guī)三軸試驗機三軸腔加載方向的截面積d為三軸腔內(nèi)直徑；k為直徑為d高度為2d的水泥混凝土圓柱體試件所具有的抗壓強度與水泥混凝土抗壓強度等級f_c之間比例系數(shù)