Page 60 - 《爆炸与冲击》2023年第2期
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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
自由面附近发生了严重的层裂破坏。破坏原因 40
是模型中的压缩应力波与反射拉伸应力波在自
由面附近叠加而形成的净拉应力超过了混凝土 30
材料的动态抗拉强度，从而导致了混凝土材料的
拉伸破坏。 Stress/MPa 20
图 27 展示了滤波混凝土模型在峰值为 40 MPa
10
冲击荷载作用下的层裂破坏模式，可以看出，滤
波混凝土模型的中后部发生了多处层裂损伤，并
且都分布在弹性层附近。在反射拉伸应力波的 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
Time/ms
作用下，弹性层周围的混凝土基体中出现明显的
图 25 峰值为 40 MPa 的冲击荷载曲线
拉应力集中现象，如图 27(b) 所示。由于混凝土
Fig. 25 Impact load curve with the peak value of 40 MPa
材料的脆性和较低的抗拉强度，应力集中区域的
混凝土基体很容易产生拉伸损伤，最终导致混凝土基体发生局部破坏。弹性层附近基体的局部破坏有
效地吸收了冲击荷载中的能量，从而降低了滤波混凝土模型自由面附近的破坏程度。
(a) Spalling behavior
(b) Effective plastic strain nephogram
图 26 普通混凝土模型的层裂破坏模式
Fig. 26 Spalling damage pattern of the normal concrete model
(a) Spall behavior
(b) Effective plastic strain nephogram
图 27 滤波混凝土模型的层裂破坏模式
Fig. 27 Spalling damage pattern of the filter concrete model
图 28 展示了普通混凝土模型和滤波混凝土模型在峰值为 40 MPa 的冲击荷载下截面 S1～S4 的平
均应力时程曲线。由于在模拟中考虑了混凝土材料的应变率效应，尽管压缩应力峰值超过了混凝土材
料的抗压强度，模型在荷载施加面也没有发生压缩破坏。滤波混凝土模型在截面 S3 处的第一压缩应力
峰值为 23.70 MPa（t=0.136 ms），在截面 S4 处的第一压缩应力峰值为 19.40 MPa（t=0.180 ms），相比于截面
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