张兆军, 王晓鸣, 李文彬

(南京理工大学 智能弹药技术国防重点学科实验室，南京 210094)

目前，针对混凝土侵彻和贯穿问题[1-2]的研究通常基于宏观尺度模型(macroscale model)，即把混凝土假设为一种均匀的、各向同性的材料。在此假设下开展的研究较为广泛和深入，其中以Forrestal[3-4]、Chen[5-6]等学者的研究最具代表性。然而，实际中混凝土是一种典型的非均匀、各向异性材料，由多种介质(如粗骨料、细骨料、水泥、沙子等)和各种缺陷(如裂纹、孔穴等)组成。混凝土宏观尺度模型无法反映混凝土中各介质对混凝土力学行为的影响，这显然与实际有一定偏差。

近年来，随着细观尺度模型(mesoscale model)在混凝土材料领域的兴起和发展，一些学者开始将细观尺度模型运用于对冲击载荷下混凝土材料力学响应问题的研究。Zhou[7]通过建立混凝土细观模型，并运用有限元软件对混凝土在爆炸加载下的动态破坏进行了数值模拟。张凤国[8]采用二维有限元程序分析了骨料对混凝土侵彻及毁伤问题的影响。

本文通过编写三维随机球形粗骨料生成和投放程序，建立了混凝土三维细观有限元模型，运用有限元数值仿真方法分析了不同骨料种类对刚性弹贯穿混凝土靶后剩余速度的影响。

1 混凝土细观尺度模型

在混凝土细观尺度模型中，通常将混凝土看作是由粗骨料、水泥砂浆和两者之间的界面过渡区(ITZ, Interfacial Transition Zone)组成。基于这一思想，学者们建立了许多细观力学计算模型，如Truss模型[9]、Lattice模型[10]、连续有限元模型[7,11]等。本文通过生成随机尺寸的三维球形粗骨料并将其随机投放入混凝土基体中，建立了混凝土细观结构。……