随着现代防御体系的发展,具有重要战略价值的混凝土/钢筋混凝土结构在不断地加固,其厚度也在不断地增加,并且已经由地面转入地下或山体内部。这类具有重要战略价值的混凝土/钢筋混凝土工程结构成为打击目标时,如何对其进行有效地摧毁或毁伤以及如何有效地提高其防护性能是目前国内外学者关注的热点问题。因此,以混凝土/钢筋混凝土为靶板目标的侵彻问题研究具有实际的军事需求、重要的科研学术意义和工程应用价值。本文采用理论分析、数值计算和实验研究相结合的方法,对混凝土/钢筋混凝土侵彻的数值算法、聚能装药和动能弹侵彻载荷下的混凝土/钢筋混凝土的破坏行为和弹体正/斜侵彻贯穿混凝土/钢筋混凝土机理开展了系统的研究。本文主要的研究内容如下:(1)提出了一种三维Euler与质点网格耦合算法,解决了Euler方法难以追踪钢筋混凝土侵彻过程中钢筋变形历程的难题。采用带有体积、能够影响周围一定范围的质点对网格内的物质进行离散,并根据质点与网格之间的拓扑关系,通过影响域加权实现物理量在网格和质点之间的双向映射。针对并行程序设计的复杂性及困难性,阐述了数据关联性的解决办法及程序设计的并行策略,并以软件工程思想为指导,基于MPI标准编写了三维并行程序。典型爆炸与冲击问题的数值结果与实验结果的对比表明,该耦合算法结合了Euler方法和Lagrange方法的优点,能很好地处理材料大变形及动态破坏过程,可以更好地应用于各类爆炸与冲击问题的数值模拟研究。(2)开展了聚能装药结构的仿真优化设计及其侵彻混凝土/钢筋混凝土性能的数值模拟研究,获得了钢筋在侵彻过程中的变形历程和分析了其抵抗侵彻的作用,并设计了一种具有良好侵彻性能的聚能装药结构。针对该结构进行了大尺寸的混凝土靶侵彻实验研究,发现了大口径聚能装药侵彻混凝土靶具有更加明显的尺寸效应。对实验后大尺寸混凝土靶的不同位置进行抗压强度测试,基于测试结果提出了一种含损伤的混凝土本构模型,并将其引入到开发的并行程序中,有效地模拟了混凝土靶的破坏情况,与实验结果进行对比以验证混凝土靶的尺寸效应和数值模拟技术的有效性。(3)开展了弹体侵彻混凝土/钢筋混凝土的数值模拟,得到了侵彻初速和混凝土靶性能参数对侵彻性能的影响规律;并开展了弹体侵彻贯穿厚混凝土/钢筋混凝土靶的实验,对所提算法的有效性进行了验证。采用所开发的并行程序对动能弹垂直侵彻无限厚混凝土靶板的过程进行了数值模拟,给出了着靶速度与侵彻深度的关系,与实验结果的对比验证了所开发的并行程序对侵彻问题的求解能力。进一步对实验设计弹形侵彻钢筋混凝土过程进行数值模拟研究,探索了侵彻过程中钢筋的变形历程,并得到了侵彻初速、混凝土强度、混凝土厚度等因素对侵彻性能的影响规律。开展了弹体侵彻厚混凝土/钢筋混凝土的实验,获取不同初速下混凝土/钢筋混凝土的破坏情况,并与数值模拟结果进行对比,进一步验证了所提算法的有效性。(4)基于能量方法建立了一种刚性弹正/斜侵彻混凝土/钢筋混凝土靶的分析模型,有效地实现了弹体侵彻贯穿混凝土/钢筋混凝土靶后的剩余速度、弹道极限和塞块厚度的理论预测。现有的工程模型大部分是对弹体穿甲后的剩余速度和弹道极限速度的预测,很少有分析模型对背靶的破坏面积及背靶成坑的深度进行预测。本文从能量的角度出发,基于空腔膨胀理论求解得到了弹体侵彻贯穿混凝土/钢筋混凝土靶的各个阶段耗能,并提出了一种考虑配筋率和钢筋抗拉强度影响的剪切冲塞阶段的耗能计算方法。基于能量守恒及最小势能原理获得了弹体侵彻贯穿靶后的剩余速度、弹道极限和塞块厚度的解析表达式,进而提出了一种刚性弹体正/斜侵彻贯穿混凝土/钢筋混凝土的理论分析模型。在此基础上,分析得到了混凝土靶的抗压强度、配筋率、侵彻速度等参数对侵彻性能的影响规律。