重晶石混凝土作为具有屏蔽辐射射线功能的一种新型特殊材料,被广泛运用于核电站等国防安全工程的建设中。研究重晶石混凝土在冲击荷载作用下的动态抗压力学性能具有非常重要的意义。本文通过落锤冲击试验结合离散元数值模拟的方法开展了一系列的研究。主要研究内容如下:(1)完成了重晶石混凝土和普通混凝土在静力荷载下的加载试验、重晶石的相关材料试验。试验结果表明,所取重晶石材料符合相关规范要求,在相同水灰比的前提下,重晶石混凝土的抗压强度以及轴心抗压强度和普通混凝土相比较为相当。(2)应用落锤加载试验机,分别完成了应变率范围值为1.02S-1~3.02S-1和1.4S-1~3.8S-1的重晶石混凝土和普通混凝土棱柱体试件的动态抗压冲击试验。试验结果表明,随落锤冲击高度的增加,试件的荷载峰值、加载速率、纵向应变峰值均相应的增加。(3)通过高速摄影截图和静态破坏图像的分析发现,当冲击高度较低时,试件以纵向劈裂破坏为主,劈裂裂纹随冲击高度的增加而不断延伸,随着冲击高度的增加,纵向裂纹数量显著增多,混凝土的承载能力急剧下降,混凝土内裂缝不断扩展,沿薄弱面形成宏观斜裂缝,裂缝宽度不断增大,成为一破损带,试件随之破裂成多个碎块,彻底失去承载能力。(4)通过对板式试件冲击试验结果的分析得出板式试件和棱柱体试件具有相似的破坏规律。高速摄影图像表明,重晶石混凝土由于自身骨料性脆的物理性质,裂缝的开展情况不同于普通混凝土,除沿交界面开展以外还表现为对骨料的贯穿。(5)对比分析了重晶石混凝土和普通混凝土试件在相同工况下的动态抗压冲击数据,结果表明普通混凝土和重晶石混凝土均具有良好的率相关性,其DIF值随应变率的增加而增加。(6)试验结果表明:重晶石混凝土试件和普通混凝土试件的表面损伤裂缝在不同的冲击工况下普遍具有分形特性,随着应变率及冲击荷载的增加,裂缝分形维数均随之增加。(7)应用PFC2D离散元软件对不同冲击工况下重晶石混凝土的落锤受压冲击试验开展了数值模拟,并与试验结果进行了全面的对比,验证了PFC离散元软件在分析动态抗压试验方面的可行性。