專利名稱：水泥混凝土科研試件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用材料試驗(yàn)機(jī)、常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)和霍普金森壓桿三種試驗(yàn)設(shè)備通過試驗(yàn)確定水泥混凝土動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型參數(shù)時(shí)所采用的科研試件的制備方法。
背景技術(shù)：
機(jī)場(chǎng)跑道是戰(zhàn)時(shí)敵對(duì)雙方打擊的主要目標(biāo)之一，限于資金和時(shí)間，它在侵徹爆破彈作用下的響應(yīng)規(guī)律則主要通過數(shù)值仿真獲得。水泥混凝土是機(jī)場(chǎng)跑道的主要施工材料，其動(dòng)態(tài)本構(gòu)參數(shù)是進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算的關(guān)鍵，因此必須通過系統(tǒng)的科學(xué)試驗(yàn)獲得水泥混凝土材料的本構(gòu)參數(shù)。水泥混凝土科研試件是測(cè)定水泥混凝土本構(gòu)模型參數(shù)的主要試驗(yàn)對(duì)象。國(guó)標(biāo)GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了水泥混凝土測(cè)試時(shí)的試件尺寸、 形狀和公差，試驗(yàn)設(shè)備，試件的制作和養(yǎng)護(hù)，抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、靜力受壓彈性模量、劈裂抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度等參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)試要求和方法。這些參數(shù)只是部分靜態(tài)本構(gòu)模型參數(shù)，對(duì)于動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型中所包含的靜態(tài)本構(gòu)模型參數(shù)如內(nèi)聚強(qiáng)度、壓力硬化系數(shù)、壓力硬化指數(shù)和動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型參數(shù)如應(yīng)變率硬化系數(shù)等參數(shù)則無法通過國(guó)標(biāo)GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法測(cè)試得到。作為變通方法，目前一般通過調(diào)整本構(gòu)參數(shù)來達(dá)到數(shù)值計(jì)算與水泥混凝土靶侵爆試驗(yàn)結(jié)果相吻合的目的，但此種方式缺乏科學(xué)性而且也不利于揭示水泥混凝土動(dòng)態(tài)響應(yīng)的客觀規(guī)律。利用材料試驗(yàn)機(jī)、常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)和霍普金森壓桿等試驗(yàn)設(shè)備對(duì)水泥混凝土試件進(jìn)行試驗(yàn)可以測(cè)量水泥混凝土本構(gòu)模型參數(shù)，分別制備用于上述試驗(yàn)設(shè)備的水泥混凝土試件相對(duì)簡(jiǎn)單，只要試件成品形狀、大小滿足各自的試驗(yàn)設(shè)備要求即可。但此種形式制造出的水泥混凝土試件存在水泥混凝土抗壓強(qiáng)度指標(biāo)、水灰比、級(jí)配數(shù)據(jù)的差異性，使得用于不同試驗(yàn)設(shè)備的水泥混凝土試件間缺乏內(nèi)在一致性，導(dǎo)致試驗(yàn)測(cè)量得到的水泥混凝土本構(gòu)模型參數(shù)存在較大誤差，進(jìn)而導(dǎo)致利用得到的本構(gòu)模型參數(shù)評(píng)估水泥混凝土在侵徹和爆炸載荷作用下的響應(yīng)時(shí)，得出錯(cuò)誤的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供用于測(cè)量水泥混凝土動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型參數(shù)科研試件的制備方法，以該方法制造出來的水泥混凝土試件具有相同的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)、水灰比和級(jí)配數(shù)據(jù),滿足材料試驗(yàn)機(jī)、常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)和霍普金森壓桿等多種試驗(yàn)設(shè)備的要求。本發(fā)明的技術(shù)方案是根據(jù)材料試驗(yàn)機(jī)、三軸試驗(yàn)機(jī)三軸腔和霍普金森壓桿桿徑來選擇水泥混凝土試件尺寸和最大碎石粒徑；然后，根據(jù)所選碎石的最大粒徑和水凝混凝土的強(qiáng)度要求，依據(jù)國(guó)標(biāo)JGJ53-92《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》和國(guó)標(biāo)JGJ52-92《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》選取級(jí)配數(shù)據(jù)和材料配合比，通過GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試件試驗(yàn)確定水泥混凝土的級(jí)配數(shù)據(jù)和材料配合比；最后，根據(jù)確定的級(jí)配數(shù)據(jù)和材料配合比制作滿足相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備要求的試驗(yàn)試件。具體實(shí)施方案是第一步，確定用于材料試驗(yàn)機(jī)、常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)(即試驗(yàn)試件為圓柱體的三軸試驗(yàn)機(jī))和霍普金森桿的試件尺寸和材料試驗(yàn)機(jī)、常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)量程。I. 1，根據(jù)科研需要確定所要研究水泥混凝土的抗壓強(qiáng)度等級(jí)f。，并由公式(I)確定所要采用的材料試驗(yàn)機(jī)工作量程R ；20% · R ≤ k · · A ≤ 80% · R 公式(I)這里，A為水泥混凝土試件的可能加載面積，近似取為常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)三軸腔加載
方向的截面積士瓜，d為三軸腔內(nèi)直徑；k為直徑為d高度為2d的水泥混凝土圓柱體試件
所具有的抗壓強(qiáng)度/:與水泥混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)f。之間比例系數(shù)
權(quán)利要求
1. 一種水泥混凝土科研試件的制備方法，其特征在于包括以下步驟 第一步，確定用于材料試驗(yàn)機(jī)、常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)和霍普金森桿的試件尺寸和材料試驗(yàn)機(jī)、常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)量程，所述常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)是指試驗(yàn)試件為圓柱體的三軸試驗(yàn)機(jī)，方法是: 1.1，根據(jù)科研需要確定所要研究水泥混凝土的抗壓強(qiáng)度等級(jí)f。，并由公式(I)確定所要采用的材料試驗(yàn)機(jī)工作量程R ； · 20% · R ^ k · fc · A ^ 80% · R 公式(I) 這里，A為水泥混凝土試件的可能加載面積，近似取為常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)三軸腔加載方向的截面積士取/2，d為三軸腔內(nèi)直徑；k為直徑為d高度為2d的水泥混凝土圓柱體試件所具有的抗壓強(qiáng)度/<與水泥混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)f。之間比例系數(shù)
2.如權(quán)利要求I所述的一種水泥混凝土科研試件的制備方法，其特征在于所述k。取I. 13。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水泥混凝土科研試件的制備方法，目的是使得水泥混凝土試件具有相同的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)、水灰比和級(jí)配數(shù)據(jù)，滿足多種試驗(yàn)設(shè)備的要求。技術(shù)方案是根據(jù)材料試驗(yàn)機(jī)、三軸試驗(yàn)機(jī)三軸腔和霍普金森壓桿桿徑選擇水泥混凝土試件尺寸和最大碎石粒徑；根據(jù)最大碎石粒徑和水凝混凝土的強(qiáng)度要求，依據(jù)國(guó)標(biāo)JGJ53-92、JGJ52-92選取級(jí)配數(shù)據(jù)和材料配合比，通過GB/T 50081-2002所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試件試驗(yàn)確定水泥混凝土的級(jí)配數(shù)據(jù)和材料配合比；最后根據(jù)級(jí)配數(shù)據(jù)和材料配合比制作滿足相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備要求的試驗(yàn)試件。采用本發(fā)明能保證用于多種試驗(yàn)設(shè)備的試件既具有相同的水泥混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)，又滿足各自試驗(yàn)設(shè)備的要求，且減少了試件制作過程中的人為誤差。
文檔編號(hào)G01N1/28GK102830000SQ201210299048
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者湯文輝, 冉憲文, 丁育青, 陳華 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)