华南理工大学学报(自然科学版)

作者：周捷航, 杜龙雨, 赖建中, 尹雪祥, 杨明宇

单位：1.南京理工大学 材料科学与工程学院，江苏 南京 2100942.苏州混凝土水泥制品研究院有限公司，江苏 苏州 215000

关键词：3D打印混凝土,氯离子渗透,侵彻破坏,数值模拟

基金：国家自然科学基金项目(52078253)

3D打印混凝土是一种极具潜力的新型建造技术，具备在军事领域的潜在应用价值。作为其在军事领域应用的前提，3D打印混凝土应具备良好的抗冲击性，从而为军事设施和人员提供可靠的防护。目前，针对3D打印混凝土抗冲击性能的实验研究开展受限于成本问题。因此，使用数值模拟技术能够提高研究效率，降低研究成本，并反映3D打印混凝土的失效过程和损伤情况。但目前3D打印混凝土的数值模拟技术没有考虑其独特的界面结构，从而无法完整地反映3D打印混凝土的力学特征。该研究根据氯离子渗透实验结果，定量表征了3D打印混凝土的界面区域占比，以此为依据结合前期力学性能研究建立了3D打印混凝土的抗侵彻数值仿真模型，并进一步研究其失效行为。通过与侵彻实验结果进行对比发现，3D打印混凝土的数值仿真模型的侵彻深度误差在4%以内，证明其具备良好的模拟精度。3D打印混凝土靶体在侵彻过程中具有损伤集中在界面处的特点，且界面处的能量吸收量要大于非界面区域。随着弹速提高和靶体强度的提高，弹体可能在侵彻过程中发生解体，从而使得侵彻深度突然降低，并进一步影响侵彻过程中的弹体速度变化规律。通过界面强化、改善3D打印工艺、添加高强骨料等措施，能够有效降低3D打印混凝土靶体的侵彻破坏深度，从而提升其抗侵彻性能。

来源：2025年第8期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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