对于越来越受到关注的绿色建材--陶粒混凝土的冲击力学性能，特别是冻融循环后的冲击力学响应及其破坏规律研究将对材料的性能改进、健康安全使用提供技术支撑。本项目开展了不同体积陶粒含量的混凝土在不同冻融循环次数和不同应变率下的压缩试验，揭示陶粒混凝土冲击载荷下的损伤破坏规律。主要内容包括：(1)采用超声波技术测定陶粒混凝土的弹性模量变化规律；（2）劈拉试验测定材料的拉伸强度(撰写相关文章1篇)；（3）通过普通混凝土、陶粒混凝土及其砂浆试样的动静态压缩对照试验，研究陶粒在陶粒混凝土变形中的吸能贡献(撰写论文1篇，毕业研究生1位)；（4）对确定极寒温度冻融循环后的试样，进行动静态压缩试验，探究应变率效应和极寒环境对陶粒混凝土破坏的耦合影响(撰写文章1篇，毕业研究生1位)；（5）对陶粒混凝土细观分析并结合实验结果进行数值模拟，给出了三维细观数值模型，较好地展现了陶粒混凝土动态损伤失效的全过程(撰写文章2篇，毕业研究生1位)。模拟表明，陶粒混凝土的损伤失效是从强度较弱的陶粒骨料开始的，裂纹从陶粒区域逐渐向砂浆基体扩展、贯通导致试样整体失效；（6）给出了体积分数、冻融循环次数和应变率相关的经验型陶粒混凝土本构关系(撰写文章1篇，毕业研究生1位)；（7）制作了卧式SHPB束杆，并改善了应变测量与束杆滑动困难等一系列具体实验技术问题，对混凝土类大尺寸试样的冲击力学响应研究做了有益的探索，首次探寻冻融循环后陶粒混凝土的动态力学性能，获得了一大批宝贵的实验结果和分析结果，相关试验装置申请获批实用新型专利3项，申报待批发明专利2项。本项目按照研究目标，开展了大量的理论分析、实验和数值模拟工作，揭示了极寒温度冻融循环后陶粒混凝土的冲击损伤破坏机理，建立了冻融循环后陶粒混凝土的率型损伤经验型本构关系，对陶粒混凝土的应用和工程设计具有指导意义。 2100433B

陶粒混凝土在极寒环境（-40~0℃）冲击载荷下的力学行为，由于陶粒多孔性引起陶粒的吸能作用和陶粒内孔水分结冰导致的膨胀力，使得其破坏机理有别于普通混凝土。本项目采用超声波技术测定陶粒混凝土的弹性模量、内禀时间；劈拉试验测定材料的拉伸强度；通过普通混凝土、陶粒混凝土及其砂浆试样的动静态压缩对照试验，研究陶粒在陶粒混凝土变形中的吸能贡献；对不同的含水量和极寒温度下试样的动静态压缩试验，研究陶粒内孔水分冰冻膨胀力对破坏的影响；对确定极寒温度冻融循环后的试样，进行动静态压缩试验，预估试样内水分向陶粒内孔输送后冰冻膨胀力的变化，探究应变率效应和极寒环境对陶粒混凝土破坏的耦合影响；对陶粒混凝土细观观测、统计分析并结合应力-应变曲线进行数值模拟，优化确定细观损伤和宏观损伤演化模型以及计及损伤的率型本构方程中的参数；揭示极寒环境下陶粒混凝土的冲击损伤破坏机理，建立极寒环境下陶粒混凝土的率型损伤本构关系。

一是通过理论分析和实验相结合的方式，着重探讨混凝土材料动态破坏成因及其演化机理的过程，研究破坏的临界条件，并建立表征其破坏机理的一般模型；进而完善我们已给出的混凝土材料的动态本构模型；二是分析研究不同配筋对混凝土材料破坏形态及其破坏机理的影响，包括：配筋率、配筋间距和配筋形式等因素，建立配筋与混凝土之间的粘结-滑移关系；三是基于以上研究工作，建立强冲击载荷作用下钢筋混凝土动态响应的理论分析模型，并在数值上予以实现。意义：通过本项目的完成，力求为工程设计、结构选材提供优化分析和安全保障。 2100433B

本项目以提升结构工程设计安全的需求为背景，结合实验研究和数值模拟为手段，从玻璃和胶片材料层面系统性研究结构玻璃的材料性能并拓展到结构层面的玻璃结构的冲击破坏机理和耗能规律，提出在动载下结构玻璃材料的本构和破坏特征及其数学力学表征。开发了基于组合有限元-离散元理论、考虑夹层玻璃材料和胶合面耦合脱胶行为、分析脆性/延性复合结构的新型数值方法及其冲击仿真模型。通过实验观察和数值模拟，揭示玻璃结构在刚体冲击下的起裂、破坏过程及其发展机理，阐述不同设计参数（玻璃类型、玻璃层数、胶层厚度和类型、支撑条件、玻璃厚度比）和玻璃面板开裂顺序对冲击承载力的影响，研究夹层玻璃在冲击破坏过程中能量传递和耗散规律、各种破坏模态发生条件及其冲击破坏两大极限状态的识别，提出玻璃结构抗冲击设计的性能指标。推导玻璃结构抗冲击承载力模型，构建玻璃结构抗冲击设计方法。