钢筋混凝土是一种广泛应用于军事设施与民用工程中的材料,随着世界范围内恐怖主义袭击及局部地区武装冲突的不断升级,民用建筑与军用设施都已频繁受到爆炸荷载的袭击。在现代信息技术的支持下精确制导武器和高效毁伤武器的打击能力不断提高,对地面的及地下深埋的民用和军用设施早已构成严重威胁。为了改善钢筋混凝土防护结构的抗冲击性能,研究钢筋混凝土结构在爆炸荷载作用下的动态响应具有十分重要的理论与现实意义。对于等厚度的钢筋混凝土平板在爆炸荷载作用下的动态响应情况,广大学者已经开展了不少研究,并取得了许多显著的成果。然而,在实际工程中还存在着许多变厚度的钢筋混凝土板结构,例如坡形板、V形槽板及梯形槽板。因此,本文将利用LS-DYNA有限元软件着重对这类变厚度的钢筋混凝土板结构在爆炸荷载作用下的动态响应行为进行数值研究,进而分析槽的几何尺寸对板抗爆性能的影响,为钢筋混凝土防护结构的设计与安全评估提供一定的借鉴。本文主要研究内容如下:(1)进行数值研究不仅需要建立一个“逼真”的数值计算模型和高质量的网格,而且更需要选取一个能够精确反映材料力学行为的计算本构关系。论文首先通过查阅国内外相关文献资料,调研了常用的几种混凝土动态计算本构,例如HJC模型,RHT模型及K&C模型等;最终选取K&C模型作为本文中混凝土材料的计算本构模型,并利用LS-DYNA有限元软件对K&C模型进行单元测试,发现K&C模型能够很好的描述出混凝土材料强度的围压增强效应与应变率增强效应。(2)为验证数值模型的可靠性,本文对钢筋混凝土板的抗爆性试验进行了数值再现研究,并把模拟结果的靶板破坏形貌与学者做的实验观测结果进行对比分析,发现两者吻合度比较高,表明本文建立的数值模型具有较好的合理性和可靠性。(3)坡形板结构在遭受爆炸冲击荷载时,迎爆面为斜坡面,这与平板的迎爆面为一平面不同,为此,文中研究了坡形板在爆炸荷载作用下的响应行为,通过与平板在相同条件下的抗爆性能进行对比研究,发现坡形板在爆炸荷载作用下的破坏发展过程与平板有所不同,斜板正面的破坏主要集中于右侧更厚的地方并且破坏区域面积要小于平板正面,同时斜板背面爆坑要小于平板的爆坑。(4)对带V形槽及带梯形槽的这两种变厚度钢筋混凝土板的抗爆性能进行了模拟研究,迎爆面为带槽的一侧。从破坏形态、板背面Mises应力分布、板正面应力分布的模拟结果可以发现V形槽板不仅破坏程度更轻,应力峰值也要小于梯形槽板,这说明V形槽板的抗爆性能优于梯形槽板。(5)进一步研究V形槽的倾角及槽高对板整体抗爆性能的影响。通过对比分析不同倾角以及不同槽高情况下板的动态响应行为,发现V形倾角为45°时,板正面的破坏范围最小,跨中横向位移也最小;另外,当槽高较小(此时板形状接近于平板),V形槽板的抗爆性能与平板一致;而当槽高较大时,板在某些位置由于太薄导致容易折断;最终发现当槽高与板总厚度的比值在1/3时板的抗爆效果最好。