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以往对混凝土材料侵彻响应的研究多偏重于从宏观角度进行研究,将其视为连续均匀的介质进行研究,忽略了混凝土材料内部复杂的细观结构,难以揭示材料变形和破坏的物理机制。混凝土在浇铸和成型过程中,由于骨料表面的边界效应,水泥颗粒在骨料表面附近形成一层特殊的界面结构,被称为界面过渡区(Interfacetransitionzone,ITZ)。界面过渡区是混凝土的薄弱环节,也是影响混凝土强度的重要因素。界面过渡区一般认为是包裹在骨料周围10~40μm的层状结构,虽然尺寸小,但由于与砂浆相比,具有低强度、低弹性模量、高孔隙率等特点,对混凝土的强度、弹模和耐久性等方面的影响不容忽视。 弹体侵彻混凝土过程中,由于骨料与砂浆的强度不相等,产生很大的非均匀应力场,骨料被弹体击碎时产生强烈的局部应力场,使弹体破碎或偏转,从而大大降低弹体的侵彻深度。 本文的工作就是在参阅大量文献的基础上,运用比较成熟的有限元软件ANSYS/LS-DYNA程序,围绕界面对混凝土靶板侵彻的影响问题展开数值模拟。具体工作如下: (1)对混凝土界面过渡区问题进行了综述,分析讨论了混凝土侵彻问题的研究现状,为后续工作奠定基础。 (2)采用蒙特卡罗方法,产生骨料颗粒在试件中的随机位置,建立了两种混凝土细观数值模型:三维随机界面模型(M-ITZ)和三维随机接触模型(M-CON)。对混凝土细观数值模型进行有限元网格自动剖分,并实现各种单元材料参数的自动识别与赋值, (3)通过与Hanchak侵彻试验的对比,对M-ITZ模型和M-CON模型进行了可行性的验证;通过两种材料模型HJC和K&C模型的对比,选定了能跟好体现靶板损伤的K&C模型作为本文的材料模型,确定了在侵彻冲击下的细观力学参数。 (4)设计数值试验,建立不考虑界面的混凝土两相数值模型M-WJ,通过与M-ITZ模型和M-CON模型进行侵彻模拟的对比,并分析了不同界面参数对混凝土靶板侵彻的影响。