Page 43 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 第 5 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 45, No. 5
2025 年 5 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES May, 2025

DOI：10.11883/bzycj-2024-0272

高速冲击下混凝土动力学性质和动态温度研究 *

黄晨瑞 ，穆朝民 ，刘安坤 ，黄禧隆 ，张昌辉 3
4
3
1,2
2,3
（1. 安徽理工大学矿业工程学院，安徽 淮南 232001；
2. 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室，安徽 淮南 232001；
3. 安徽理工大学安全与科学工程学院，安徽 淮南 232001；
4. 安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽 淮南 232001）

摘要： 为研究冲击作用下混凝土的动态力学性质和裂纹处的动态温度，采用系统响应速率达到微秒级的自搭建
高速红外测温系统，结合霍普金森压杆试验装置，通过静态标定试验拟合了钢-聚丙烯纤维混凝土 (steel-polypropylene
fiber reinforced concrete，SPFRC) 的温度曲线。结果表明：混凝土试件的温度演化与力学性能存在明显的耦合效应，钢纤
维体积掺量对动力学性能和温度影响很大，混凝土抗压强度随着钢纤维掺量的增加而增大；其中 1.5% 钢纤维体积掺
量的试件表现出最佳的力学性能，当钢纤维体积掺量达到 2.0% 时，由于混凝土内部空隙增多，导致其力学性能略有下
降。在冲击过程中，裂纹处的动态温度效应呈现“台阶状”特征，温度变化分为两个阶段：在裂纹初期，温度上升缓
慢，而裂纹扩展后，摩擦和剪切效应加剧，导致裂纹处温度急剧上升。不同钢纤维体积掺量对温度变化的影响有限，其
峰值温度和峰值应力呈现相似的规律，温度的主要变化由裂纹扩展和摩擦效应决定。
关键词： 钢-聚丙烯纤维混凝土 (SPFRC)；动态温度；红外测温
中图分类号： O347.3 国标学科代码： 13015 文献标志码： A

Study on dynamic properties and dynamic temperature of concrete
under high-speed impact

4
3
1,2
2,3
HUANG Chenrui , MU Chaomin , LIU Ankun , HUANG Xilong , ZHANG Changhui 3
（1. School of Mining Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, Anhui, China;
2. State Key Laboratory of Mining Response and Disaster Prevention and Control in Deep Coal Mine,
Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, Anhui, China;
3. School of Safety Science and Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, Anhui, China;
4. School of Electrical and Information Engineering, Anhui University of Science and Technology,
Huainan 232001, Anhui, China）

Abstract: In order to study the dynamic mechanical properties of concrete and the dynamic temperature at the crack under
impact, steel-polypropylene fiber reinforced concrete (SPFRC) was taken as the research object using a self-built high-speed
infrared temperature measurement system. The time resolution of the high-speed infrared temperature measurement system is
in the order of microsecond. The concrete temperature curve was fitted by static calibration test as a reference. Combined with
the Hopkinson pressure bar test device, the dynamic properties of SPFRC specimens with different steel fiber contents and the
dynamic temperature change at the crack were studied. The results indicate a significant coupling effect between the
temperature evolution and mechanical properties of the concrete specimens and substantial influences of the steel fiber content
on both dynamic performance and temperature. Specifically, as the steel fiber content increases, the compressive strength of the

* 收稿日期： 2024-08-01；修回日期： 2024-11-06
基金项目： 安徽理工大学研究生创新基金项目（2022CX2030）；国家重点研发计划（2021YFC3100802）
第一作者： 黄晨瑞（1999－ ），男，博士研究生，2023100104@aust.edu.cn
通信作者： 穆朝民（1977－ ），男，博士，教授，chmmu@mail.ustc.edu.cn

053101-1