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对传统的基于Voronoi方法建立混凝土随机骨料模型的思路进行了改进，克服了骨料随机性和级配难以控制的先天性缺点，同时保留了该方法快速建模的特点。采用隐式算法，分别模拟了混凝土试块在单轴压缩和单轴拉伸下的塑性损伤失效过程，定量讨论了界面过渡层(ITZ)属性对混凝土损伤产生、累积和演化过程的影响。研究表明：单轴压缩状态下，砂浆主要表现为拉伸破坏形式，而界面层则由压缩损伤失效主导。基于准静态模拟结果，在素混凝土中引入钢筋，建立了钢筋混凝土三维随机骨料模型。通过模拟弹靶侵彻过程并与Hanchak等人的实验进行对比，验证了模型及方法的有效性。研究了钢筋配置(配筋率、钢筋网孔尺寸、钢筋排布位置)及弹体入靶位置对弹体剩余速度的影响，提出了更加有利于防护的钢筋结构配置。与(半)经验公式对比表明：该模型可以较好地预测弹道极限，在钢筋混凝土侵彻分析及结构优化方面具有较高的可靠性。