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随着世界民航业的发展,飞机起飞和着陆期时意外滑出跑道的事故时有发生,而工程材料拦阻系统(Engineered Material Arresting System,EMAS)的研发与应用有效降低了事故造成的伤害。EMAS由具有特定力学性能的材料,如良好吸能效果的泡沫混凝土铺设在机场跑道而成。泡沫填充混凝土(Foam Filled Concrete,FFC)是在水泥中加入聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyrene,EPS)颗粒制成的轻质材料。该新材料由于吸能效果良好、性能稳定、耐久性好等优点有望代替易老化、低温下拦阻性能差的泡沫混凝土而作为EMAS的新型拦阻材料。本文首先对FFC材料进行了准静态压缩实验,建立了材料的准静态压缩本构关系。然后利用LS-DYNA在验证数值模拟可靠性的基础上,研究了材料在落锤冲击荷载下的力学性能。最后结合缩比机轮动静态贯入实验,建立了缩比机轮准静态贯入力学模型,并采用LS-DYNA软件研究了FFC在缩比机轮冲击贯入下的力学响应,分析了缩比率、冲击速度、EPS体积含量等对贯入曲线和能量吸收性能的影响。具体研究内容如下:(1)首先基于EMAS对拦阻材料性能要求的基础上,制作了EPS体积含量从66.5%~84.0%的6种FFC试件,进行了准静态单轴压缩实验,建立了材料的准静态压缩本构关系,并用实验结果进行了本构关系的验证,得到了考虑EPS体积含量影响的FFC材料准静态压缩本构关系,为后续的数值模拟提供了基础数据。(2)在获得了FFC材料准静态压缩本构关系的基础上,利用LS-DYNA有限元软件建立了落锤冲击载荷下FFC宏观各向同性有限元模型,得到了FFC材料在冲击载荷下的力学响应曲线,在与落锤冲击实验结果对比验证基础上,分析了冲击速度和EPS体积含量对FFC材料冲击响应的影响。(3)进行了缩比机轮准静态贯入实验,对准静态贯入中缩比机轮进行了受力分析,建立了FFC在缩比机轮准静态贯入荷载下的力学模型,并与实验进行对比验证,讨论分析了不同机轮缩比率和EPS体积含量下FFC的力学响应。最后,结合落锤冲击贯入实验和数值模拟,利用LS-DYNA有限元软件建立了缩比机轮冲击贯入FFC各向同性有限元模型,得到了材料冲击响应曲线,在与落锤冲击贯入实验结果对比验证的基础上,研究了EPS体积含量和冲击速度对FFC的冲击贯入力学响应和能量吸收特性的影响。