凍土沖擊動態(tài)實驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、凍土是由固體顆粒、冰晶體、液態(tài)水和氣態(tài)包裹體（主要是水汽和空氣）構成的復合介質(zhì)，與普通融土的本質(zhì)區(qū)別是冰晶體的存在。近些年來，由于我國經(jīng)濟的發(fā)展，一系列重大項目將在凍土區(qū)域開展，構筑物將不可避免的會受到?jīng)_擊等強動加載。所以研究凍土的沖擊動態(tài)力學性能是非常有必要的。
　　本文采用直徑為φ30mm分離式霍普金森壓桿（SHPB）對三種不同溫度的凍土試樣分別進行單軸與被動圍壓兩種加載方式下的三種不同應變率下的沖擊實驗，溫度范圍為-3℃～-

2、28℃，應變率范圍為500s-1～1500s-1。
　　單軸沖擊加載下，凍土表現(xiàn)出了明顯的應變率效應和溫度效應，隨著應變率的增大，凍土應力—應變曲線的峰值應力和最終應變都會增大;隨著溫度的降低，凍土應力—應變曲線的峰值應力會增大，而最終應變將會出現(xiàn)匯聚現(xiàn)象?；贖JC模型，利用LS-DYNA軟件對凍土的單軸SHPB實驗進行了三維數(shù)值模擬，對比了數(shù)值模擬結果重構的應力—應變曲線與實驗結果的相似性，并再現(xiàn)了凍土的破壞過程，還可以很好的

3、反映應力波在桿件及試樣中的傳播過程。
　　被動圍壓沖擊加載下，與單軸沖擊加載相對比，除了明顯的應變率效應和溫度效應，還具有明顯的圍壓效應，應力—應變曲線中的峰值應力明顯高于同條件下的單軸沖擊加載下的峰值應力，另外，被動圍壓下的凍土表現(xiàn)出了彈塑性特征，應力—應變曲線有一個先下降后上升的過程?；贖JC模型，模擬了凍土被動圍壓下的沖擊加載實驗，與實驗結果擬合較好。另外，分析了不同材料及尺寸的套筒對峰值應力的影響，研究表明，峰值應力隨著