当前混凝土靶的抗侵彻性能研究以均质方法为主,从而无法反映组分对混凝土抗侵彻性能的影响,也无法表征混凝土中裂纹的分布。本文通过实验、数值模拟和理论方法从细观尺度（主要包括粗骨料、砂浆和裂纹）研究混凝土靶的抗侵彻性能,包括围压下不同组分混凝土的等效力学性能,混凝土组分对弹头侵蚀、弹体弯曲、弹道偏转、侵彻深度和靶板开坑的影响规律,以及靶板内部裂纹的分布及扩展规律。研究成果为抗侵彻混凝土的配合比设计以及混凝土结构的毁伤评估奠定基础。本文主要内容如下:建立了混凝土围压力学性能的两相细观力学模型,包括等效状态方程模型和等效围压强度模型。开展了含粗骨料混凝土及对应粗骨料和砂浆的围压力学实验,结果表明细观力学模型计算得到的混凝土等效力学性能与实验结果总体一致,并进一步通过模型计算得到了不同粗骨料体积分数和不同粗骨料种类混凝土的等效力学性能。通过弹丸深侵彻混凝土靶的宏观和细观尺度数值模拟,研究了粗骨料对弹丸运动的影响规律以及靶板内部裂纹的分布及扩展规律。弹丸直径大于最大粗骨料粒径时,宏观和细观尺度数值模拟对应的弹丸运动规律一致。将细观力学模型计算得到的不同组分混凝土的本构参数代入到宏观尺度侵彻数值模拟中,得到了不同组分混凝土的侵彻深度,并通过细观数值模拟进行了验证。通过宏观数值模拟得到了砂浆靶和含粗骨料混凝土靶的内部裂纹分布和内部切向裂纹扩展方向。建立了考虑粗骨料体积分数的刚性弹丸侵彻深度模型。其中对于含间隙混凝土,引入间隙体积分数因子;对于弹丸直径小于最大粗骨料粒径的工况,引入考虑粗骨料体积分数和弹丸直径/最大粗骨料粒径的尺寸效应因子,包括均值和标准差。开展了粗骨料对靶板开坑、弹丸破坏和弹丸运动影响的实验研究。基本变量包括粗骨料体积分数、粗骨料种类（石英岩、花岗岩和石灰岩）和弹丸直径/最大粗骨料粒径。结果表明,粗骨料体积分数的增加有利于降低侵彻深度,间隙体积分数的增加则相反。粗骨料种类对靶板阻力具有显著影响,其中石英岩粗骨料混凝土、花岗岩粗骨料混凝土、石灰岩粗骨料混凝土和无粗骨料混凝土的静阻应力相对大小为1.71:1.73:1.45:1。弹丸直径显著小于最大粗骨料粒径时,靶板静阻应力及静阻应力标准差显著增加。通过靶板的绳锯切割、靶板芯样的X射线计算机断层扫描（X-CT）和损伤混凝土的力学性能实验,研究了砂浆和含粗骨料混凝土靶内部裂纹的分布和扩展,并进一步建立了裂纹扩展模型。实验结果表明,靶板裂纹分布分为塑性损伤区和脆性损伤区。得到了三维裂纹的初始过程,即砂浆靶裂纹方向由径向逐步发展为切向,含粗骨料靶板则直接形成切向裂纹。得到了裂纹的扩展过程,即切向裂纹非对称扩展,靶板内部径向裂纹被切向裂纹阻止而减少;切向裂纹在砂浆靶中发生弯曲,在含粗骨料靶板中较为平直。建立了裂纹扩展模型,得到了切向裂纹通式及裂纹扩展速度。