Page 116 - 《爆炸与冲击》2026年第2期

第 46 卷 张 臣，等： 高温与冲击耦合作用下超高性能混凝土的动态力学特性与本构方程 第 2 期

2.2 动态力学性能实验结果分析
2.2.1 温度和应变率效应对 UHPC 破坏形态的影响
通过 SHPB 动态压缩实验可以了解 UHPC
Brittle fracture Ductile fracture
的力学性能，图 8 展示了不同温度、不同应变率
下 UHPC 试样的破碎形貌。 25 ℃
通过 UHPC 的应力-应变曲线可以判断其破
坏模式，脆性材料如素混凝土（不含钢纤维），其
200 ℃
应力-应变曲线具有峰后下降段陡峭的特征，呈
尖峰状。弹塑性材料的应力-应变曲线包含显著
的应变硬化和平缓软化阶段。本文中的 UHPC 400 ℃
含有 1.5% 的钢纤维，如图 9 所示，其力学响应符
合准脆性材料的弹塑性模型。 600 ℃
根据材料在破坏前是否经历显著的塑性变
90 s −1 110 s −1 130 s −1 160 s −1 200 s −1
形，可将 UHPC 的破坏模式分为韧性破坏与脆性
破坏。纤维增强材料（如钢纤维 UHPC）在基体 图 8 不同温度下 SHPB 冲击后 UHPC 试样的形貌
开裂后，由于纤维桥接作用，纤维拔出需要吸收大 Fig. 8 Morphology of UHPC specimens after SHPB impact
at different temperatures
量能量，变形量持续增大，有明显的应变硬化特征。
根据破坏形态与各实验组应力-应变曲线形态判断 UHPC 在 25～600 ℃ 下的典型失效模式，如图 8 所示。
250 200

200 160

Stress/MPa 150 86.58 s −1 Stress/MPa 120 87.08 s −1

80
100
115.90 s
−1
121.40 s
130.64 s −1 108.46 s −1
−1
50 40
156.38 s −1 168.10 s −1
206.52 s −1 197.87 s −1
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012
Strain Strain
(a) 25 ℃ (b) 200 ℃
180 165

144 132

Stress/MPa 108 90.37 s −1 Stress/MPa 99 88.60 s −1

66
72
118.07 s
149.33 s −1 103.81 s −1
126.43 s
−1
−1
36 164.39 s −1 33 155.61 s −1
204.35 s −1 211.03 s −1
0 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030
Strain Strain
(c) 400 ℃ (d) 600 ℃
图 9 不同温度下 UHPC 的动态应力-应变曲线
Fig. 9 Dynamic stress-strain curves of UHPC at different temperatures

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