4。3  模拟结果及分析 22

4。4  本章小结 26

结  论 28

致  谢 29

参 考 文 献 30

1  绪论

1。1  引言

超高性能水泥基材料性能优越，其强度等级超过100 MPa。在防护工程中，具有很好的应用前景[1-4]，已成为国际研究的焦点。1994年，Larrard等[5]首次提出了超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete，UHPCC）的概念。混凝土作为建筑材料已经很长一段时间，同时在防护工程领域的应用是必不可少的。其大量用于重要的军事掩体和防护工程中。但随着新武器、导弹的层出不穷，对防护工程的建筑材料也提出了重大挑战。从过去到现在，可以找到很多现代战争的作战概念的变化。斩首行动是最先的行为，直接使用精确制导武器对敌人的指挥中心、军事基地、电力系统等等。使其指挥中心瘫痪，目的是先发制人。所有的这些重要的军事设施，均使用大量的混凝土结构建筑，甚至连地下设施都是混凝土结构。

在超高速度的冲击载荷的作用下，其测试的实验设施相当昂贵，与此同时其过程也十分费时。因此，这些事实是限制这方面实验研究进展的主要原因。最近，随着科技进步和数值算法效率和计算速度的增加，在各种负载下，结构响应的数值预测可以有效减少所需的实验数量。此外，根据实验的结果分析，数值预测可以降低实验的成本。应用LS-DYNA有限元分析程序来研究整个侵彻过程中初始速度1500 m / s的子弹损伤和影响60毫米厚纤维混凝土板[5]。对材料的参数分析的缺失，导致了实验和模拟的结果之间存在差异。有限元法方法[6]应用于钢筋混凝土的结构动态特性，及其应用在不同的速度的子弹冲击下断裂行为的研究。

1。2  超高性能水泥基防护工程材料概述

超高性能水泥基复合材料（UHPCC， Ultra High Performance Concrete），也被称为活性粉末混凝土。最近三十年来，是最具技术性和创新的水泥工程材料。UHPCC是一种具有超级高的耐用性和力学性能的水泥基复合材料[7-8]。

UHPCC具有良好的综合性能。首先，它在加工性能和流动性能上的表现很好，可以泵送，易密实；其次，它的力学性能好，抗压强度、弯曲、拉伸、抗冲击性能好，有很高的断裂能量（达30000J/m2）[9]；三是耐久性能更好。

在1970年代末，高效减水剂技术迅速发展，在此基础上，第一代的超高性能混凝土诞生在丹麦的奥尔堡Cement og Beton Laboratiet（水泥与混凝土试验室），称作CRC（Compact Reinforced Composite，密实增强复合材料）。CRC与现今的UHPCC可以达到基本相同的力学性能，最大抗压强度超过400MPa，使用烧结铝矾土骨料，与此同时，利用钢纤维改善材料的韧性，即所谓的“复合”。受限于高效减水剂的性能，CRC或早期UHPCC相对粘稠，插捣振动密实是困难的，不方便用于现浇。欧洲在1990年代开展合作研究的项目，材料取名为“活性粉末混凝土，简称RPC”。UHPCC与早期的RPC或CRC相比，改进了设计理论，超高效减水剂（聚羧酸系）的配制技术的进步，使这种材料具有普通混凝土的施工性能，甚至可以实现自密实，室温固化，具有广泛的应用条件。目前，UHPCC在一些实际工程中应用。

在工程应用上，UHPCC广泛应用在美国和挪威。在海洋钻井方面，挪威使用的UHPCC其抗压强度为100MPa，属于世界先进水平。像美国纽约、休斯顿这样的城市，具有里程碑意义的建筑，多为超高性能水泥基材料铸件。在世界上目前UHPCC广泛的应用在高层的建筑上。例如，法兰克福的行政大楼（采用C115）， 西雅图的联合大厦（RPC）， 魁北克的（RPC200）等等。UHPCC在中国起步较晚，国外则始于在1980年，中国自1998年以来，在覃维祖教授的指导下，清华大学率先打开国内研究RPC材料的门。