Page 123 - 《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

200
204.75 MPa 204.07 MPa 175.97 MPa
200 174.44 MPa
163.85 MPa
150
150 198.95 MPa 197.46 MPa 160.44 MPa
Stress/MPa 100 Stress/MPa 100

Experiment, 86.58 s −1 Experiment, 87.08 s −1
50 Experiment, 115.90 s −1 50 Experiment, 168.10 s −1
Simulation, 86.58 s −1 Simulation, 87.08 s −1
Simulation, 115.90 s −1 Simulation, 168.10 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 ℃

160 120
140.16 MPa 142.22 MPa 112.69 MPa 110.29 MPa

120 90
135.61 MPa 102.62 MPa 101.18 MPa
137.91 MPa
Stress/MPa 80 −1 Stress/MPa 60 −1

Experiment, 103.81 s
Experiment, 118.07 s
40 Experiment, 90.37 s −1 30 Experiment, 88.60 s −1
Simulation, 90.37 s −1 Simulation, 88.60 s −1
Simulation, 118.07 s −1 Simulation, 103.81 s −1
0 0.004 0.008 0.012 0.016 0 0.004 0.008 0.012 0.016
Strain Strain
(c) 400 ℃ (d) 600 ℃
图 20 不同温度下 UHPC 的动态应力-应变曲线数值模拟结果与实验结果的对比
Fig. 20 Comparison between numerically simulated and experimental results for dynamic
stress-strain curves of UHPC at different temperatures

4 结 论

采用带有程序控温箱的 SHPB 系统对 C140 超高性能混凝土（UHPC）材料在 25～600 ℃ 温度范围内
−1
和 90～200 s 应变率范围内的单轴压缩力学性能进行研究，分析了高温和冲击耦合作用下 UHPC 宏观
形貌、破碎形态、动力学特性的变化，考虑温度项修正了 UHPC 的 HJC 本构方程的屈服面参数，得到了
以下主要结论。
(1) 该型 UHPC 在高温动态压缩过程中表现出显著的应变率强化效应。相同应变率内，其动态抗压
强度随温度的提高逐渐降低。
(2) 应变率效应与温度效应影响 UHPC 的宏观形貌和破碎形态。200 ℃ 时 UHPC 的宏观形貌发生明
显变化，颜色变深；400 ℃ 时 UHPC 试样为红褐色，并频繁发生爆裂；600 ℃ 时为灰白色，冲击界面出现钢
纤维氧化及裂纹。破碎形态方面，在同一温度下，应变率越高，试样破坏越严重；随着温度的升高，200 ℃
−1
时，UHPC 基体由于蒸汽压力的影响产生孔隙，90 s 应变率冲击下便发生破坏；400℃ 时，水化产物分解
基体收缩，UHPC 破坏后芯部仍完整；600 ℃ 时，钢纤维氧化加剧了界面过渡区损伤。
(3)UHPC 动态峰值应变、韧性的变化规律取决于应变率与温度效应的协同作用。在 25、400 和 600 ℃
条件下冲击时，UHPC 的动态峰值应变与温度呈正比；200 ℃ 冲击下，由于 UHPC 内部蒸汽压力作用，其
动态峰值应变与温度呈反比；韧性方面，同一温度下该型 UHPC 的韧性与应变率呈正比例关系；同一应
变率下，UHPC 的能量吸收能力受温度影响，韧性在 200 ℃ 最低，在 400 ℃ 时由于水化反应出现韧性增
强现象，600 ℃ 高温导致基体劣化，能量吸收能力下降。

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