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钢管约束混凝土具有优良的抗侵彻性能,在防护工程中应用前景广阔。本文在现有圆钢管约束混凝土抗侵彻性能和机理研究的基础上,开展了多边形钢管约束混凝土靶结构单元抗侵彻试验、数值模拟和工程模型研究,揭示了抗侵彻机理,建立了刚性弹侵彻约束混凝土靶工程模型,为约束混凝土在防护结构中的应用提供了重要依据,具有重要的工程应用价值。本文主要创新性工作如下:1、进行了正六边形、正方形和圆形钢管约束混凝土靶抗12.7mm硬芯枪弹侵彻试验,得到了破坏模式和主要损伤参数。结果表明:正六边形钢管约束混凝土靶的抗侵彻性能优于圆形和正方形钢管约束混凝土靶;圆形钢管约束混凝土靶漏斗坑表面裂纹沿圆周均匀分布,混凝土侧面存在主裂纹;多边形钢管约束混凝土靶漏斗坑表面裂纹主要分布在对角线附近,混凝土侧面裂纹密而细;当偏心率小于0.35时,弹着点偏心距对多边形钢管约束混凝土靶的侵彻深度影响较小。2、基于侵彻试验,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,深入研究了钢管约束混凝土靶的抗侵彻机理,重点分析了正六边形钢管壁厚和边长对抗侵彻性能的影响,得到了混凝土和钢管应力的分布规律及影响正六边形钢管约束混凝土靶抗侵彻性能的因素。结果表明:钢管约束混凝土靶存在钢管约束和外围混凝土自约束双重作用;钢管约束效应可分为应力波效应和弹丸扩孔阶段的径向约束效应,且以后者为主;圆形钢管受径向均布压力作用,钢管壁处于简单拉伸状态;多边形钢管壁受不均匀内压作用,钢管壁发生面内拉伸变形和面外弯曲变形;圆形钢管约束混凝土靶的应力沿圆周近似均匀分布,多边形钢管约束混凝土靶在对角线附近形成高应力区,正六边形钢管约束混凝土靶小间距的高应力区提高了约束作用。壁厚和边长同时影响正六边形钢管约束混凝土靶的抗侵彻性能,优化壁厚和边长的匹配可以得到较优的抗侵彻性能,对于本文弹丸,较优的匹配为:边长47.5mm,壁厚3.5mm。3、首次提出粉碎区混凝土采用M-G准则,建立了约束混凝土的动态空腔膨胀模型和相应的刚性弹侵彻约束混凝土厚靶工程模型,分析了约束刚度和扩孔速度对空腔膨胀过程、扩孔压力以及响应模式的影响。结果表明:在一定范围内,增大约束刚度,可有效提高侵彻阻力;工程模型与硬芯枪弹侵彻钢管约束混凝土靶试验吻合较好,侵彻深度最大误差约为16%。