Page 54 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 李国强，等： 冲击荷载作用下滤波混凝土的动态响应与层裂损伤数值研究 第 2 期

2.3 滤波混凝土对应力波的衰减效应
冲击荷载施加在模型一端后，在模型中会产生沿纵向传播的一维应力波。为了重点研究滤波混
凝土及普通混凝土模型中应力波沿程变化规律，对滤波混凝土模型及普通混凝土模型施加如图 10 所
示的峰值为 10 MPa 的冲击荷载，以确保各部分
均处于弹性响应范围而不发生材料损伤。在模 10
型中选取 S1～S5 的 5 个横截面并记录冲击荷载 8
作用下各截面的平均应力，通过对比滤波混凝土 6
模 型 和 普 通 混 凝 土 模 型 中 应 力 波 的 传 播 特 性 Stress/MPa
来检验滤波混凝土对应力波的衰减效果。同时 4
选取截面 S0 上铅单元 E1 和基体单元 E2 并记录 2
各单元的位移变化来反映滤波混凝土模型中不
同部分的位移响应情况。截面 S0～S5 分别位于 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
距离荷载施加面 62.5、25.0、100.0、250.0、400.0 Time/ms

和 475.0 mm 处。各截面与单元的选取位置如 图 10 峰值为 10 MPa 的冲击荷载曲线
图 11 所示。 Fig. 10 Impact load curve with the peak value of 10 MPa

S1 S0 S2 S3 S4 S5
E2

E1
Impact load
(b) Locations of E1 and E2
(a) Locations of sections S0–S5 at section S0
图 11 截面与单元选取位置示意图
Fig. 11 Location diagrams of sections and elements selected

当冲击荷载作用于模型时，会在模型的荷载施加面产生压缩应力波。图 12 展示了普通混凝土模型
和滤波混凝土模型中截面 S1～S5 的平均应力时程曲线。从图 12(a) 中截面 S1～S4 的第一压缩应力峰
值可知，压缩应力波在普通混凝土模型中传播时并未发生衰减，这是由于入射压缩波的峰值应力强度低
于混凝土抗压强度。低于抗压强度的弹性压缩波仅产生由于几何弥散导致的线性衰减，衰减幅度极小 。
[5]
每个截面的相邻应力峰值对应的间隔时间均相同，说明应力波在普通混凝土模型中传播速度不会衰减。

10
10 S1 S2 S3 S4 S5 5 S1 S2 S3 S4 S5
Average stress/MPa −5 5 0 Average stress/MPa −5 0

−10 −10
0 0.4 0.8 1.2 0 0.4 0.8 1.2
Time/ms Time/ms
(a) Normal concrete (b) Filter concrete

图 12 峰值为 10 MPa 冲击荷载下截面 S1～S5 的平均应力时程曲线
Fig. 12 Average stress time history curves of sections S1–S5 under impact load with the peak value of 10 MPa

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