数值模拟是研究水泥砂浆和混凝 土动 态破坏 的有效途 径之 一。本文利 用 ANSYS／LS—DYNA软 件对不 同 试件尺寸的水泥砂浆和混凝土在不同冲击速度下的动态响应过程进行了模拟 ，分析了冲击速度和试件尺寸对混凝 土和水泥砂浆峰值应力的影响规律。数值模拟表明，水泥砂浆和々昆凝土均为率敏感性材料。峰值应力随冲击速度 的增大而增大，同一冲击速度下，峰值应力随试件尺寸的增大而减小。 关键词：水泥砂浆 ；混凝土；数值模拟；冲击破坏 ；率敏感性 中图分类号 ：TU528 文献标志码 ：A 文章编号 ：1008—1933(2015)01—226—04 Numericalsimulation ofim pactfailureofcem entmortarand concrete SUbjectedtodynamicloads HAN Li．U U Haifeng (SchoolofCivilandHydraulicEngineering，NingxiaUniversity，Yinchuan 750021，China) Abstract：Numericalsimulation isoneoftheefectivewaysto study theimpactfailure ofcementmortarand concrete． Inthispaper， ANSYS／LS—DYNA softwareisused tosimulatetherespouseprocessofcementmortarand concrete with various sizesunderdifferent impactspeeds．Theinfluence regulationofimpactspeedand specimen sizeon the peak stressisanalyzed．Numericalsimulation shows thatcementmortarand concretematerial al'erate-sensitivemateria1．Th epeakstressincreaseswiththeenhancementofimpactspeed． Atthesametime，peak stressdecreaseswith theincreaseofspecimen size． Key words：cementmortar；concrete；numericalsimulation；impactfailure；ratesensitivity 0 引 言 混凝土结构在其工作过程中，除了承受正常的 准静态荷载外 ，往往还要承受各种急剧变化 的冲击 、 碰撞等动态荷载。而这些不可预知的动荷载往往会 导致工程结构一定程度 的破坏 ，甚至会造成人员伤 亡和经济损失 。当混凝土受到冲击荷 载作用时 ，表 现出与静态荷载作用下不 同的力学性 能 ，为 了更好 地设计和分析这些混凝 土结构 ，为工程应用提供理 论指导 ，有必要对其动态力学性能作进一步的研究。 因此 ，混凝土材料动态力学性能研究越来越受到学 术界和工程界研究人员的关注 ，成 为国内外研究的 热点 ]。混凝土在冲击过程中，应力 和变形的变化常常 以波的形式传播 ，具有强烈的瞬态行为 ，而试验中很 收稿 日期 ：2014-01．13 作者简介 ：韩 莉 (1990一)，女 ，硕士研 究生 ，研 究方 向为混 凝土 动 态力学性能数值模拟 。 基金项 目：国家 自然科学基 金资助 项 目(51368048，11162015)；宁夏 大学大学生创新 实验项 目(13TSX09) 通讯作者 ：刘海峰 (1975一)，男 ，教授 ，研 究方 向为材 料和结 构动 态 力学性 能。 E —mail：liuhaifeng1557@ 163．COrll 难观察到其细观破坏过程 。随着数值模拟研究方法 的引入 ，冲击过程中材料的变形 、应力变化可以通过 计算机直观地展示 出来 ，为试验提供 一定 的理论指 导 ，降低试验成本。 本文通过利用 ANSYS／LS-DYNA软件 ，建立刚 性板 冲击混凝土和水泥砂浆试件的有限元模型。模 拟不 同模型尺寸的混凝土和水泥砂浆在不同冲击速 度下 的动态力学性能。通过得到应力一应变 曲线 ，分 析其 冲击速度 、试件尺寸对其动态力学性能的影响 ， 并将模型的预测结果 与试验研究结果进行 比较 ，发 现两者吻合较好。 1 有 限元模型 1．1 模型尺寸与网格划分 有限元模 型如 图 1所 示 ，中间部分 为混 凝 土 (或水泥砂浆 )试 件 ，其 上下方 的两个矩形 是刚性 板 ，下面的刚性板起支撑作用 ；上面的刚性板相当于 作动器 ，可在其上施加不 同的速度来模拟不 同冲击 速度下的混凝土试验 。 三种不 同尺 寸 的试 件模 型，分 别 为：直径 74 mm、高 70mm的圆柱体试件 ；边 长为 100mm的立 方体试件 ；边长为 150mm 的立方体试件 。进 行二

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