近些年来,恐怖主义袭击频率不断提高,大规模工业爆炸频频发生,对现有防护结构提出了严峻的挑战。普通混凝土抗爆结构会在爆炸荷载下产生严重的震塌现象。超高韧性水泥基复合材料(Ultra-High Toughness Cementitious Composite,UHTCC)具有优异的韧性和吸能效果,超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC),具有很高的抗压强度。采用UHTCC和UHPC材料制成的功能梯度板结合了二者优势,具有优越的抵抗爆炸冲击性能。随着计算机技术的发展,数值模拟方法可以准确地预测材料在爆炸、冲击等荷载下的动态力学性能,提高科研效率,节约科研成本。为了系统地研究UHTCC材料在爆炸荷载下的损伤规律,设计出性能优良的防护结构,本文利用LS-DYNA软件对UHTCC功能梯度板在爆炸荷载下的动态响应进行了数值模拟。本文主要工作及成果如下:(1)结合动、静态力学试验和理论计算,得到了适用于UHTCC和UHPC材料的HJC本构模型参数。通过接触爆炸试验对比了 UHTCC、UHPC、UHTCC/UHPC、NSC四种靶体的抗爆效果,并建立了相应的爆炸有限元模型,验证了数值模型的有效性。(2)采用数值模拟方法系统地研究了 U/P/U功能梯度抗爆板在接触爆炸下的动态响应。讨论了炸药量、板厚、配筋、保护层厚度等变量以及多次爆炸对结构抗爆性能的影响。结果表明:同等炸药量下,U/P/U功能梯度板的开坑深度比单独使用UHTCC材料小41.6%,其对于爆炸冲击波的吸收能力是是普通混凝土的50倍。增加板厚、配筋以及合理设置UHTCC能量吸收层厚度均能有效提高功能梯度板的抗爆炸效果。(3)进一步对UHTCC功能梯度板的浅埋爆炸进行了数值模拟,对炸药量、埋置深度、板厚等因素进行了参数分析,给出了 UHTCC功能梯度板的损伤等级评定方法。当比例距离大于0.28,靶体轻微损伤,当比例距离介于0.18和0.28之间,靶体中度损伤,当比例距离小于0.18,靶体严重损伤并贯穿。