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本文以防护工程抗武器打击的军事需求为背景,开展了钢-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)混杂纤维混凝土力学性能与抗侵彻性能研究,对于该种新型混杂纤维混凝土在防护工程中的应用设计,提高其实战防护能力具有重要的理论意义和军事价值。文章采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法开展研究,完成的主要工作及取得的主要成果如下:(1)混杂纤维混凝土基本力学性能研究。设计了不同混杂配比的钢-UHMWPE混杂纤维混凝土,改进了制备工艺,得到了工作性能良好的混杂纤维混凝土;进行了立方体抗压与劈裂抗拉试验,得到了混杂纤维混凝土基本力学性能。研究表明,混杂纤维相对单掺纤维能进一步改善混凝土拉压强度,其增强效应依据体积含量近似符合复合材料线性增强法则,混杂纤维通过UHMWPE纤维阻止细小裂纹扩展和钢纤维的锚固作用,达到混杂阻裂效果,且两者纤维具有一定混杂效应。(2)混杂纤维混凝土侵彻试验研究。进行了混凝土枪击侵彻试验,得到了不同混杂配比下纤维混凝土的抗侵彻性能。研究发现,混杂纤维有效提高了混凝土的抗弹性能,其中UHMWPE纤维对减小弹坑起主要作用,钢纤维对于降低侵深效果更为明显;纤维混杂对混凝土拉压强度的增强都对抗侵彻能力提高有作用。基于混杂纤维对混凝土的增强规律和Forrestal侵深经验公式,得到了预测该种混杂纤维混凝土侵彻深度的修正公式。(3)混杂纤维混凝土RHT材料模型研究。基于已有钢纤维混凝土静、动态力学试验结果,研究得到了钢纤维混凝土RHT材料模型参数,以及参数随材料抗压强度的变化规律;根据单掺钢纤维和单掺UHMWPE纤维混凝土RHT材料模型参数,结合两种纤维对混凝土强度的混杂增强效应,研究推算了混杂纤维混凝土RHT模型参数,并通过典型侵彻试验的数值模拟验算了准确性,为进一步数值模拟分析打下了基础。(4)混杂纤维混凝土抗侵彻数值模拟。采用数值模拟方法,研究了混杂纤维混凝土的抗侵彻机理,发现混杂纤维具有提高混凝土侵彻阻力和能有效减小侵彻时靶体的内部损伤两种作用,二者共同协同使混杂纤维混凝土具有更好的抗侵彻性能。混凝土抗拉和抗压强度变化对抗侵彻性能影响的研究表明,抗压强度增强具有提高侵彻阻力作用,而抗拉强度提高可以减小内部损伤。基于混杂纤维对强度的影响,研究得到了混杂纤维混凝土较优抗侵彻性能的合理配比。