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第1章 绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2混凝土动力性能研究2

1.2.1混凝土动力试验方法2

1.2.2混凝土强度率相关规律5

1.2.3动力破坏机理研究7

1.2.4水工混凝土动力性能研究8

1.3混凝土细观数值模型方法9

1.3.1有限元模型10

1.3.2格构模型11

1.3.3离散元模型12

1.4论文主要内容与创新点14

1.4.1论文主要内容14

1.4.2论文创新点15

第2章 混凝土细观颗粒元模型验证与轴拉、劈拉、弯拉强度试验仿真17

2.1概述17

2.2混凝土细观颗粒元模型17

2.2.1颗粒元平行黏结模型17

2.2.2颗粒元能量理论19

2.2.3混凝土细观结构预处理及参数反演20

2.3混凝土细观颗粒元模型验证与轴拉、劈拉、弯拉强度对比21

2.3.1混凝土静动力强度试验及细观模型21

2.3.2静力抗拉强度对比与分析23

2.3.3动力抗拉强度对比与分析28

2.4本章小结31

第3章 混凝土动力冲击性能试验研究32

3.1概述32

3.2试验设计32

3.2.1试验设备及试件32

3.2.2预备试验33

3.3试验数据分析36

3.3.1加速度信号处理36

3.3.2惯性力分析37

3.4试验结果38

3.4.1铝锤头不同落锤高度试验结果38

3.4.2铝锤头不同落锤质量试验结果41

3.4.3橡胶锤头不同落锤高度试验结果43

3.5试验分析及讨论45

3.5.1动量-冲量平衡关系45

3.5.2率相关效应46

3.5.3系统能量平衡与混凝土梁能量组成48

3.6本章小结51

第4章 落锤-结构全系统细观模型仿真与分析53

4.1概述53

4.2细观颗粒元全系统模型仿真分析53

4.3数值模型结果和对比55

4.3.1力时程结果对比56

4.3.2竖向位移结果对比57

4.3.3混凝土应变结果对比57

4.3.4高应变率试验模拟58

4.4分析及讨论59

4.4.1率相关效应59

4.4.2破坏现象60

4.4.3系统能量转换过程62

4.4.4颗粒元能量转化及对比62

4.5本章小结65

第5章 无黏结预应力混凝土动力冲击性能试验研究67

5.1概述67

5.2试件及试验装置67

5.2.1无黏结预应力混凝土试件67

5.2.2试验装置及测量69

5.3不同配筋率混凝土梁有效预应力影响研究69

5.3.1钢筋动应变70

5.3.2混凝土梁开裂过程71

5.3.3混凝土梁动力承载力变化及竖向变形73

5.3.4能量分析74

5.4不同配筋率混凝土梁率相关研究77

5.4.1钢筋动应变78

5.4.2承载力率相关分析78

5.5不同配筋率混凝土梁多次冲击影响研究79

5.5.1钢筋动应变79

5.5.2承载力及竖向位移变化81

5.5.3混凝土裂纹宽度变化81

5.6本章小结84

第6章 颗粒元-有限差耦合模型及预应力混凝土冲击试验仿真85

6.1概述85

6.2颗粒元-有限差耦合模型85

6.2.1有限差分法85

6.2.2颗粒元-有限差耦合算法85

6.2.3颗粒元-有限差全系统模型88

6.3数值模型结果和对比分析90

6.3.1数值结果对比90

6.3.2能量过程分析与对比93

6.4本章小结96

第7章 混凝土梁初始静载影响的细观动力仿真与研究97

7.1概述97

7.2初始静载影响的试验研究97

7.3基于细观颗粒元的初始静载影响分析99

7.3.1动力强度增长段100

7.3.2动力强度下降段104

7.4本章小结108

第8章 结论及展望109

8.1主要研究成果和结论109

8.2研究展望111

参考文献112

在学期间发表的学术论文与研究项目123

致谢125