竹重组材柱的冲击压缩性能:速度敏感性和各向异性

2025-04-25 30 1.58M 0

  摘要:针对可持续建筑与防护工程材料性能需求,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对竹重组材(PBSL)动态力学行为展开多维度研究。通过设置14,19和24 m/s三级特征冲击速度梯度,结合0°~90°共计7种纤维取向(间隔15°)的试件构型,系统揭示了该各向异性材料的动态响应机制。通过试验分析冲击荷载作用下竹重组材的应力-应变关系、能量耗散特征及应变率效应的内在变化规律,结果表明:1)显著的各向异性特征。较小的纤维方向角度对应更高的峰值应力(0°方向峰值应力最大值219.71 MPa)、更低的峰值应变率及更好的等变形量能量吸收效率。2)突出的速度敏感特性。峰值应力、应变率及能量吸收参数均与冲击速度呈正相关。本研究通过定量化测试数据首次探究了PBSL纤维取向-冲击速度-动态性能的三维关系,阐明其独特的结构-功能耦合机制。研究结论不仅为抗冲击竹纤维建筑材料设计提供了理论依据,更凸显竹重组材作为新型生态防护材料的双重优势,在保持碳中和特性的同时,可以作为一种新型的建筑材料应用于建筑结构中,对推进绿色防护工程技术创新具有重要应用价值。

  文章目录

  1    试件制备与选取

  1.1    重组竹的制备过程

  1.2    试件的选取

  1.3    试验方法及设备

  2    结果与分析

  2.1    破坏模式

  2.2    试验数据与曲线分析

  2.2.1    应力-应变曲线

  2.2.2    能量吸收

  2.2.3    应变率变化

  2.3    不同纤维方向PBSL的准静态与动态力学性能

  2.4    机理描述

  3    结 论



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