钢筋混凝土(reinforced concrete简称RC)作为重要的工程材料被广泛的应用,如漂浮容器、近海平台、地下掩体、反应容器和大坝等结构。由于这些结构的特殊用途,其载荷类型和结构设计也复杂多样。为提高这些构件在静载荷和动载荷下的设计合理性,采用计算软件分析其结构响应已成为必然,但计算的正确与否与材料的本构密切相关。RC是不均匀材料,测试本构需要大的测试样品和测试装置,以减少材料的尺寸效应。由于试验条件的限制,大尺寸试验需将试件做成一定的结构,通过研究结构载荷变形之间的关系研究材料的本构。本文通过RC梁在静载荷和动载荷下的试验结果,分析了RC本构和RC梁在动静载荷下的结构响应,主要工作内容和成果如下:利用MTS液压伺服试验机和DHR-9401型落锤式冲击试验机对六种RC简支梁进行了三点弯静态和动态试验。试验测试了载荷、梁的中跨挠度和距跨中100mm处梁表面应变,得出了载荷、挠度和应变的时程曲线。通过分析试验结果,得出下面的结论:1)在静载荷下,梁的最大承载力随着配筋率和混凝土强度的增大而增大,挠度则相反。混凝土强度高的RC梁,抗弯刚度小于低强度梁;配筋率低的梁的抗弯刚度小于配筋率高的梁的抗弯刚度。用开裂点、屈服点和最大载荷点将载荷-挠度曲线分成三个阶段:未裂缝弹性阶段、裂缝传播阶段和塑性阶段。考虑RC的拉伸硬化,用等效截面参数法,得出RC等效本构。2)在动载荷下,给定落重的落锤存在一个临界速度,当冲击速度超过这个速度时,梁的弯曲载荷承载能力将不再随冲击速度的增加而增加;落锤冲击梁的冲量与落锤的动量成正比,比例系数与落锤和梁的刚度相关;梁的最大挠度和剩余挠度与落锤的冲击能量成正比,斜率与梁的静态弯曲承载力相关;静态弯曲承载力越大,则斜率越大。基于试验数据分析,建立了最大或剩余挠度、落锤冲击能和梁的静态弯曲载荷力之间的相互关系。结合弹塑性增量理论,考虑由于损伤引起RC材料的应变软化效应,根据等效应力-应变曲线的形状,提出了基于损伤的RC弹塑性模型。模型包括四个阶段:线弹性阶段,混凝土为主体的弹塑性阶段,钢筋为主体的弹塑性阶段和应变软化阶段。损伤变量在整个模型中反映了材料的软化、剪切刚度的降低和损伤诱致的各向异性。混凝土和钢筋弹塑性参数通过Abdeldjelil&Hsu软化桁架理论以及Vecchio&Collins修正压缩场理论标定,近似考虑了钢筋和混凝土之间的相互作用。将模型的数值计算结果与本文RC梁弯曲试验相比较,其结果吻合。提出两种等效单自由度模型预测RC梁在动载荷下的响应,一种是能量模式,另一种是动力学模式,两种模式中混凝土和钢筋分别采用损伤型粘弹性本构和应变率相关的理想塑性本构。能量模式是根据能量平衡方程和假设的梁的变形形式,建立起动能和应变能之和等于外力所做的功的积分方程。动力学模式是通过假设整个系统为具有一定质量的弹性振动体系,在梁的载荷-挠度关系已知的前提下,根据牛顿第二定律得出有关梁跨中挠度的微分方程。两种模式的数值解与试验相比较,结果表明在高速冲击下,能量模型的结果更接近试验,反之亦然。将RC作为一种钢筋强化混凝土均匀材料,将强化因子叠加到混凝土损伤粘弹性本构方程中作为RC本构,通过动态弯曲梁理论,得出梁跨中挠度时程曲线,与试验结果吻合。采用LS-DYNA瞬态动力学软件对落锤冲击RC梁的过程进行了仿真。混凝土采用连续帽盖模型(CSCM),钢筋和混凝土之间采用共节点的方法建模,通过调试参数,反复计算,将仿真结果与试验结果进行对比,得出一组合适的模型参数,为以后RC结构的仿真研究奠定了基础。