吸能结构或构件研究一直是人们特别关注的重要课题,对于提高工程和结构的抗爆性和耐撞性具有重要理论和实际意义。由于混凝土抗拉低、韧性差,传统的吸能结构一般使用金属材料而很少考虑混凝土。现代研究表明,纤维增强水泥基复合材料(Fiber Reinforced Cementitious Composites,FRCC)表现出很好的延展性能和能量吸收能力,有望成为能在恶劣环境下和维护不便时使用的吸能结构材料。本文基于上述背景,研究了FRCC圆管构件在准静态横向压缩下的吸能特性。主要工作和创新性成果如下:(1)FRCC材料的力学性能研究。设计了不同纤维种类、掺量的FRCC材料,制备了轴向压缩和轴向拉伸试件,通过试验得到了FRCC的拉压应力应变曲线,分析了拉压峰值应力、峰值应变、泊松比、弹性模量、断裂能等力学性能。结果表明,FRCC的轴压峰值应力和峰值应变保持在水泥基体相同或相近的水平,轴拉峰值应力和断裂韧性有较大增大,且随纤维掺量的增加整体呈现增加。(2)FRCC圆管的横向压缩吸能特性试验研究。开展了不同纤维种类、掺量和尺寸下FRCC圆管的横向压缩试验,选取合理指标对吸能性能进行了评价分析。结果显示,FRCC圆管的破坏呈四铰破坏模式;总吸能和冲程效率相对水泥基体圆管最高分别可以提高60倍和37倍;厚径比越大,体积比吸能越大并且呈近似的线性相关。(3)FRCC圆管横向压缩的数值模拟。基于扩展有限元方法(XFEM)对圆管横向压缩进行数值模拟,分析了网格尺寸影响,得到了与试验相吻合模拟结果。基于数值模拟研究圆管压缩破坏的机理,发现变形过程成弹性变形、非线性强化和软化以及残余变形三个阶段。在弹性阶段,截面应力近似呈双曲线分布;当圆管内侧受拉危险区的拉应变超过弹性极限时圆管由弹性进入非线性;圆管外侧受拉危险区边缘完全破坏时,圆管的荷载位移曲线达到软化与残余变形的拐点。(4)FRCC圆管横向压缩的理论模型研究。在试验和模拟研究基础上,提出了一个基于非线性铰模型的FRCC圆管横向压缩理论分析模型。结果表明,非线性铰模型能够很好地描述FRCC开裂后裂缝段的力学行为,理论模型能足够精确地反映压缩的荷载位移变化规律。理论研究发现,提高FRCC材料的断裂能或者增加断裂面可以提高圆管吸能构件的总吸能;增大厚径比可以提高冲程效率。