鋼纖維混凝土是由細(xì)骨料、粗骨料、水泥以及亂向分布的鋼纖維組成的一種多相非均質(zhì)復(fù)合材料。由于鋼纖維的阻裂、增強(qiáng)效應(yīng)，使得鋼纖維混凝土具有非常優(yōu)越的力學(xué)性能和抗侵徹性能，從而在防護(hù)工程中得到了日益廣泛的應(yīng)用。劉永勝等人采用實(shí)驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)鋼纖維混凝土的力學(xué)性能和抗侵徹機(jī)理進(jìn)行了研究。 首先介紹了鋼纖維對(duì)混凝土的增強(qiáng)機(jī)理，根據(jù)鋼纖維混凝土實(shí)驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線的基本特性，從微裂紋、微孔隙的生成和發(fā)展的角度出發(fā)，將混凝土的損傷演化過程分為預(yù)存微裂紋階段、微裂紋的起裂階段、微裂紋的穩(wěn)定擴(kuò)展階段和不穩(wěn)定擴(kuò)展階段，針對(duì)不同的階段分析了鋼纖維對(duì)混凝土的增強(qiáng)原理。并從復(fù)合材料力學(xué)、斷裂力學(xué)、界面力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，闡述了鋼纖維混凝土的增強(qiáng)、增韌機(jī)理。 接著我們對(duì)鋼纖維混凝土開展了動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明鋼纖維混凝土是一種應(yīng)變率敏感材料，具有明顯的應(yīng)變率增強(qiáng)和纖維增強(qiáng)增韌效應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線的基礎(chǔ)上，分析了鋼纖維含量和應(yīng)變率對(duì)材料強(qiáng)度及材料力學(xué)行為的影響，并提出了一種包含材料纖維增強(qiáng)效應(yīng)和應(yīng)變率增強(qiáng)效應(yīng)在內(nèi)的含損傷本構(gòu)關(guān)系。 侵徹實(shí)驗(yàn)是研究材料抗侵徹性能最基本的手段之一。本文利用口徑為37mm的滑膛炮對(duì)鋼纖維體積含量為0.0％、3.0％、6.0％的鋼纖維混凝土靶板開展了侵徹實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得了侵徹彈的剩余速度，觀察到不同鋼纖維含量靶板的破壞形態(tài)。侵徹實(shí)驗(yàn)表明鋼纖維混凝土具有很好的抗侵徹性能，其抗侵徹能隨著鋼纖維含量的提高而提高 基于空腔膨脹理論，對(duì)球頭桿彈侵徹鋼纖維混凝土靶板進(jìn)行了工程近似分析。通過土盤模型和浮動(dòng)鎖應(yīng)變假定，采用HJC(Holmquist-Johnson-cook)本構(gòu)模型，求解了剛性桿彈侵徹混凝土靶的動(dòng)力學(xué)方程，由于HJC的強(qiáng)度模型中考慮了鋼纖維體積含量、靜水壓效應(yīng)和應(yīng)變率效應(yīng)，狀態(tài)方程采用了分段式體積壓縮關(guān)系，因此計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，同時(shí)還討論了初始彈速、鋼纖維含量等參數(shù)對(duì)侵徹深度的影響。