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关键词： 多孔建筑材料   非均匀孔洞   均匀孔洞   力学性能  

摘要： 多孔材料是一种新兴的材料,制备较易,成本较低。相对于一般连续介质材料而言,多孔材料具有比强度高、比表面积高、相对密度低、重量轻、隔音、隔热等优点。它最大的特点是具有排列规则、大小可调的孔道结构,在建筑材料中也有很多的应用。因此,对非均匀孔洞与均匀孔洞建筑材料力学性能的研究是很重要的课题。论文通过建立非均匀孔洞和均匀孔洞的有限元模型,对比分析两种模型的受力性能,更好地进行多孔建筑材料的推广和使用。

关键词： UHPC   织物增强混凝土   应变硬化   力学性能   混杂纤维协同效应  

摘要： 以超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete,UHPC）为基体的织物增强水泥基材料（Textile Reinforced-Ultra-High Performance Concrete,TR-UHPC）能够充分发挥短纤维和连续纤维织物的协同效应,进一步提升UHPC的拉伸强度、改善其延性、增强韧性。同时纤维织物的使用能够提升纤维利用率,部分替代钢纤维,两者间协同互补、共同增强材料的力学性能,制备出适用于薄壁结构的、面向新土木的新型轻质高强材料。本文从材料制备、本构关系和结构响应等多个层次系统研究了TR-UHPC的力学性能和应用前景,通过纤维织物与UHPC基体的拔出试验探究TR-UHPC中纤维织物与基体界面的粘结性能及协同工作基础;通过进一步的TR-UHPC直拉和弯曲试验,研究其力学性能,揭示拉伸刚化机制和应力-应变本构关系,探索混杂纤维的协同工作机理、纤维间等代替换关系及计算理论;基于材性试验,在结构层面上,通过有限元模拟研究TR-UHPC作为墩柱永久模壳加固轴压性能的可行性,和约束增强钢筋混凝土梁结构性能的能力。具体的研究内容和成果如下:（1）纤维织物与UHPC界面粘结性能研究通过碳纤维织物、玻璃纤维织物和玄武岩纤维织物的单束和条带拉伸试验确定了试验中所用三种织物的力学性能参数和几何特性,其中碳纤维织物表现出最为优异的拉伸强度和伸长率;通过纤维织物与UHPC在不同钢纤维掺量下的拔出试验,探究了三种纤维织物与UHPC基体的界面粘结性能,其中,织物编织结点更为牢靠并且经过表面浸渍处理的玄武岩纤维织物表现出与UHPC基体更好的界面粘结性能,并最终得到针对三种纤维织物的粘结滑移本构关系。（2）织物增强UHPC拉伸性能与纤维协同增强增韧机理研究通过TR-UHPC的直拉试验,研究不同织物种类、织物布置层数（配网率）和短纤维掺量对其拉伸性能的影响。碳纤维织物因为较高的弹性模量与短纤维在低配纤时即有良好的协同工作效应,而玄武岩纤维和玻璃纤维织物更倾向于在高配纤下发挥自身优异的力学性能。4层碳纤维织物试件在钢纤维掺量为1.0%左右能够取得最优的延性;而具有更小织物层间距,导致钢纤维掺量分散更加不易的6层碳纤维织物试件,在钢纤维掺量为0.5%时能够达到最大的极限应变。玻璃纤维直拉试件的最优短纤维掺量在1.5%至2.0%的区间内,而玄武岩纤维TR-UHPC直拉试件的最优短钢纤维掺量在1.5%附近。使用考虑了UHPC基体开裂强度、纤维织物拉伸响应、界面粘结滑移性能以及钢纤维桥联作用的一维有限差分数值模型对TR-UHPC的拉伸响应进行了模拟,并进一步通过基于TR-UHPC中短纤维分散特性的纤维-基体分离模型,计算短钢纤维在直拉裂缝间的贡献,在此基础上探究了TR-UHPC纤维织物与短钢纤维的等代替换关系,在以强度为评价指标时,两者之间近似线性替代。（3）织物增强UHPC薄板弯曲性能与拉伸本构反算分析根据不同织物种类、配网率、基体内短纤维掺量的TR-UHPC薄板四点弯曲试验得出,随着钢纤维掺量的增加,三种系列TR-UHPC的弯曲强度基本呈现线性增加的趋势,但碳纤维系列TR-UHPC的延性会随着钢纤维掺量的增加呈下降的趋势。在综合考虑拉伸试验和弯曲试验得到的峰值应力下耗能情况和基于少配纤的原则,碳纤维截面配网率为0.17%时的最优短纤维体积掺量在1.5%至2.0%区间内;当配网率为0.25%时,并不需要太多的短纤维贡献,其最优的短纤维体积掺量在0.5%至1.0%之间;当玻璃纤维织物配网率为0.34%时,其最优短纤维体积掺量在2.0%左右;玄武岩纤维织物TRUHPC的配网率为0.41%时,其最优的短纤维体积掺量在1.0%至1.5%之间。通过基于材料拉伸、压缩本构的弯曲响应参数化解析模型对TR-UHPC弯曲力-挠度曲线进行了计算,并通过弯曲试验结果反算拉伸应力-应变曲线,探究反算值与试验值的差异性以及织物位置在拉伸和弯曲受力下的不同作用机理,揭示了TR-UHPC弯曲和拉伸响应的内在关联。（4）织物增强UHPC增强结构构件性能提升机理研究通过Abaqus有限元模拟的手段,研究了TR-UHPC在结构构件加固与增强中的力学响应和性能提升机理,包括预制TR-UHPC永久模壳外包墩柱的轴压性能和TR-UHPC加固梁的抗弯性能。随着纤维织物层数的增加,TR-UHPC模壳能明显提升加固柱的承载力和延性;钢筋混凝土梁梁底的TRUHPC加固层也能够明显提升加固梁的整体刚度、屈服荷载和峰值荷载。当加固层中仅有短纤维时,材料的应变软化会使其对结构承载力方面的提升不足,而纤维织物的存在使得在结构发生较大变形时,TR-UHPC加固层依旧处于应变硬化状态,连续纤维束能够等效为钢筋作用,明显提升结构承载力。较少的钢纤维掺量辅助织物便能取得优异的结构力学性能

关键词： 结构面   类煤岩材料   应力-应变曲线   水压致裂   注入流量  

摘要： 煤炭在我国能源结构中长期占据主体地位,而深部煤层开采仍存在诸多致灾因素,煤矿的安全高效开采还需要产学研多方位共同合作。水力压裂是常用于煤层增渗的技术手段,可以有效提高煤层渗透率、降低瓦斯含量。但由于结构面广泛赋存于煤系地层中,结构面对水力裂缝延伸的影响机制不明确,导致水压致裂的作用效果难以把控,因此,亟需开展结构面类型对水力裂缝延伸的规律研究。本文着眼于模型试验中对含结构面类煤岩材料的模拟,基于正交试验设计优选得到适合模拟煤岩的相似材料配比,且模拟了不同强度的无充填坚硬结构面和有充填的软弱结构面,得到4种含结构面类煤岩材料。结合力学试验分析了不同类型结构面的力学性质及含结构面类煤岩材料的变形破坏特征。通过含结构面类煤岩材料的水力压裂物理实验,研究了不同结构面类型、不同流量对水力裂缝延伸的影响,得到结构面类型与注入流量对水力裂缝延伸的共同作用机制。主要研究成果如下:(1)得到了符合煤岩力学性质的相似材料配比:砂胶比为2:1,水膏比为1:1,养护时间为21天;调节结构面制作的间隔时间和充填材料的类型模拟了不同强度的无充填坚硬结构面及有充填软弱结构面,得到了4种含不同类型结构面的类煤岩材料。(2)揭示了不同类型含结构面类煤岩材料在直剪和单轴压缩条件下的变形破坏规律。含结构面类煤岩材料的抗剪切能力随结构面充填材料强度的增大而升高;剪切破坏面随充填材料强度的增大而更加粗糙;无充填的坚硬结构面比有充填的软弱结构面的剪切破坏面更粗糙,起伏度更大;相同轴向应力水平条件下,间隔时间较长的试件应变水平更显著,充填材料为云母的试件应变水平更显著。无充填坚硬结构面对试件在单轴压缩过程中的应力阻隔效应更显著。(3)探索了结构面类型与注入流量对水力裂缝延伸的共同作用机制。理论分析了水力裂缝延伸至结构面时,结构面上应力状况对水力裂缝的影响机制;开展了不同结构面类型、不同注入流量的水力压裂物理实验,结果表明结构面类型与注入流量对水力裂缝在结构面处延伸模式的影响,主要是由于改变了水力裂缝延伸至结构面时结构面上的应力状况;得到了结构面类型与注入流量对水力裂缝延伸的共同作用机制;可以通过理论分析预测水力裂缝与结构面的交叉延伸模式,结合结构面上应力状况,调节注入流量调整水力裂缝的延伸方向。

关键词： CDIO模式   材料力学实验   课程改革   虚拟仿真  

摘要： 本文针对传统教学模式下材料力学实验课程难以适应创新型人才培养需求的问题,开展基于CDIO模式的"材料力学实验"课程改革探索。将传统材料力学实验与虚拟仿真实验相结合,融合可靠性设计理论、有限元二次开发技术、软件开发技术,帮助学生建立现代化工程分析方法的理论体系。丰富课程内容,完善课程体系,重视学生理论学习与实验技能的培养,更好地发挥材料力学实验课程的实训作用。通过对传统实验课程的教学模式的改革,以更好地适应新时代背景下国家对创新型人才培养的要求。

关键词： 树脂复合材料   纳米氧化锆   相变   力学性能   老化  

摘要： 研究目的近来一种含纳米氧化锆填料的CAD/CAM树脂基复合材料(又称树脂纳米陶瓷或纳米复合陶瓷)作为椅旁修复材料被广泛应用,本实验旨在研究水热老化、冷热循环和水储对该材料力学性能的影响。实验方法将含有纳米氧化锆填料的CAD/CAM树脂复合材料(Lava Ultimate,LU)和具有相似树脂基与填料比,但不含纳米氧化锆填料的复合树脂(Tetric N-Ceram,TNC)用制备成同为14.0 mm×4.0 mm×1.4 mm尺寸的棒状试件,并选用了一种3Y-TZP陶瓷(Ceramill Zolid,CZ)制备成相同尺寸的试件以验证水热老化处理的有效性。根据老化处理的类型(水热老化、冷热循环、水储或无老化处理)将LU和TNC这2种材料的试件各随机分为四组。论文第一部分在对LU进行不同老化处理后,用X射线衍射分析LU中氧化锆填料在不同老化前后的晶相变化。论文第二部分用万能测试仪对老化前后各组试件进行三点抗弯测试,计算分析了各组试件的三点弯曲强度、弯曲模量、威布尔模量,随后对试件的维氏硬度进行了测试与分析,并通过扫描电镜观察老化前后树脂复合材料的断裂面微观形貌。实验结果在LU老化前后的试件中均仅检测到四方相氧化锆(t-Zr O)。水热老化及冷热循环老化处理前后,LU的弯曲强度、弯曲模量和维氏硬度值均显著高于TNC(p<0.05),但水储后LU的弯曲模量与TNC无显著差异(p=0.68)。水热老化、冷热循环和水储对LU与TNC的表面维氏硬度均没有显著影响(p<0.05)。水热老化显著提高了LU的弯曲强度(p=0.00)。冷热循环(p=0.00)和水储(p=0.00)显著降低了LU的弯曲强度。水热老化(p=0.82)和水储(p=0.36)均未使TNC的弯曲强度发生显著下降,而冷热循环处理则降低了TNC的弯曲强度(p=0.00)。水热老化处理后的LU具有最高的威布尔模量。实验结论***处理不会引发LU中氧化锆颗粒的t→m相变。***对水热老化表现出良好的抗老化性,但对冷热循环和水储没有表现出良好的抗老化性。***比TNC提供更好的弯曲强度、弯曲模量和维氏硬度,但它不能提供更好的抗老化性能。

关键词： 石墨烯增强铁基复合材料   分子动力学   界面特性   力学性能   混合强化  

摘要： 石墨烯作为一种新型二维碳材料,具有优秀的力学、物理和化学等特性,在新型复合材料研发方面具有独特的优势。通过充分发挥石墨烯的特性,可以开发出具有不同结构和功能特性的金属基复合材料,在航空航天、军工、交通运输以及能量储存等领域具有潜在的广阔应用前景。近年来的国内外大量应用研究表明,石墨烯增强材料的器件对力学性能提出了越来越高的需求。 目前,石墨烯增强金属基复合材料的研究是材料领域的热点之一,通过模拟开展复合材料结构演化和微观机理的研究,可为复合材料的结构设计和性能调控提供理论指导。但大多数研究主要集中在功能性方面,关于力学性能的研究相对较少。为此,本研究以石墨烯纳米片增强铁基复合材料(Gr/Fe复合材料)为例,采用分子动力学(MD)模拟方法深度解析复合材料中界面强度、石墨烯片分布特性及尺寸对Gr/Fe复合材料综合力学性能影响的规律,以期对颗粒增强复合体显微组织设计新领域有奠基作用。 通过对石墨烯/铁界面的模拟研究发现,当石墨烯与铁基体形成化学结合(强)界面时,石墨烯/铁{110}、{111}、{112}和{100}界面的相互作用能为-7.92J/m2、-6.81J/m2、-7.68J/m2 和-7.31J/m2,Fe-C原子键长主要在1.80～2.00?和2.30～2.50?两个区间内不连续分布,Fe-C原子以化学键结合,界面区出现渗碳体结构(如Fe3C、Fe7C3),不同界面呈现出不同的周期性原子结构特征;而当石墨烯与铁基体形成吸附(弱)界面时,对应的相互作用能为-1.48J/m2、-1.09J/m2、-1.26J/m2和-1.20J/m2,Fe-C原子键长在2.20～3.00?范围内连续分布,Fe-C原子以范德华力结合,无特定成键类型,各界面原子结构均未观察规律性的特征。 通过模拟研究界面强度、石墨烯片分布取向特性对Gr/Fe复合材料综合力学性能的影响发现,形成强界面时,(110)、(112)和(111)Gr/Fe的屈服应力分别为505 MPa、991MPa和968MPa;而形成弱界面时,相应Gr/Fe的屈服应力分别为520 MPa、827MPa和830MPa。同时,铁基体内不同分布的石墨烯片与位错的作用机制不同,且作用机制受界面强度的影响显著。 以平行铁基体(110)、(112)和(111)晶面的石墨烯片两两混合为例,研究了石墨烯片混合分布对Gr/Fe复合材料性能的影响。当形成强界面时,Gr/Fe均未表现出混合强化效果;当形成弱界面时,Gr/Fe呈现出一定的混合强化效果,其中((111)+(110))Gr/Fe的屈服应力较(111)和(110)Gr/Fe分别提升了1.66%和106.25%。由此表明,混合颗粒(石墨烯片)增强复合材料的性能不是简单的混合定律所能描述的,且仅有部分的混合才能表现出可贵的混合效果。 以石墨烯片尺寸为80A、56A和46A为例,研究石墨烯片尺寸对Gr/Fe复合材料力学性能影响。当石墨烯片平行铁基体(110)晶面时,石墨烯片尺寸对强和弱界面的(110)Gr/Fe力学性能均无明显影响。当石墨烯片平行铁基体(111)晶面时,石墨烯片尺寸对(111)Gr/Fe的力学性能有影响且强和弱界面呈现相同的规律,随着石墨烯片尺寸的减小,Gr/Fe的屈服应力显著增加:强界面的Gr/Fe的屈服应力依次为991 MPa、1390MPa和2429MPa;弱界面的Gr/Fe的屈服应力分别为830MPa、1316MPa和2082MPa。当石墨烯片平行铁基体(112)晶面时,石墨烯片尺寸对(112)Gr/Fe的力学性能有影响且强和弱界面呈现出不同的规律:石墨烯与铁基体形成强界面时,随着石墨烯片尺寸的减小,Gr/Fe的屈服应力逐渐增加,依次为1044MPa、1171MPa和1184 MPa;而形成弱界面时,Gr/Fe的屈服应力呈现先下降后上升的规律,依次为860 MPa、729 MPa和897 MPa。因此可见,颗粒增强复合材料的力学性能无法通过简单的通用公式得到,复合体显微组织的设计必须通过基体和增强体本构模型具体模拟来实现。 以石墨烯片平行铁基体(11 2)晶面的Gr/Fe复合材料为例,研究了不同尺寸的石墨烯片混合对Gr/Fe性能的影响。当形成强界面时,尺寸为(56 A+46 A)的石墨烯片混合的Gr/Fe的屈服应力为1184 MPa,较石墨烯片尺寸为56 A的Gr/Fe提升了1.11%,与石墨烯片尺寸为46 A的Gr/Fe一致,其力学性能表现出一定的混合强化效果;当石墨烯片与铁基体形成弱界面时,尺寸为(56 ?+46?)的石墨烯片混合的Gr/Fe的屈服应力为761 MPa,较石墨烯片尺寸为56 A的Gr/Fe提升了 4.39%,较石墨烯片尺寸为46 ?的Gr/Fe下降了 15.16%,其力学性能基本符合混合定律。由

关键词： 多尺度模拟   聚合物基颗粒复合材料   力学性能   分子动力学   物质点法  

摘要： 高聚物基颗粒复合材料是以聚合物为基体,无机、有机或金属等材料为颗粒增强体的复合材料。由于在聚合物基体中添加了硬度较高的陶瓷颗粒、金属颗粒等,聚合物基复合材料兼具聚合物的耐磨性能和耐热性能以及刚性颗粒材料的高强度和高硬度,其抗蠕变性能、断裂韧性以及刚度等也因此显著提高。这类复合材料在高性能炸药设计、生物医学、电池能源、航空航天等多个领域有广泛应用,因此研究高聚物基颗粒复合材料的机械性能和热力学性能具有重要意义。本文建立了一种微观-细观连续计算的多尺度模型,采用逐层级多尺度的方法,对高聚物粘结炸药(PBX)和羟基磷灰石/聚醚醚酮(HA/PEEK)生物复合材料的力学性能进行了研究。该模型在微观尺度采用分子动力学方法计算颗粒材料和聚合物材料的性质参数,通过与实验数据的比较来验证微观尺度计算结果的准确性,将这些性质参数作为微观到细观尺度的关键传递参数;在细观尺度建立复合材料的代表性体积元模型,采用物质点法计算复合材料的力学性能,同时定量研究了微观结构对材料本构关系、状态方程以及断裂机制的影响。使用微观-细观逐层级多尺度方法对PBX和HA/PEEK生物复合材料进行模拟,主要研究结论如下:1.对PBX的压制成型模拟研究结果表明,体系的平均温度和应力的变化速率与PBX的初始填充率呈正相关,PBX造型颗粒的压制成型分为致密过程和变形过程两个阶段。颗粒间的应力通过应力链网络结构向下传递,导致体系温度场和应力场的不均匀分布。模拟结果预测了接近理论密度的PBX的应力场和温度场演变情况,为实验研究提供参考依据。2.对TATB/F2314组成的PBX的单轴压缩模拟结果表明,不同温度和孔隙率体系下PBX的弹性模量和压缩强度计算结果与实验数据和其他数值模拟结果基本一致,随着温度和孔隙率的增加,PBX的弹性模量和压缩强度显著降低。压缩强度随温度的变化关系用于构建含温度影响因子的PBX弹塑性本构方程,基于改进的Hashin-Shtrikman方程,将弹性模量随孔隙率的变化关系用于预测不同密度下PBX的剪切模量和体积模量。方程建立和预测结果为宏观尺度的数值模拟提供了可靠的参数。***/Estane PBX的等温高压模拟结果表明,纯HMX颗粒和PBX的等温压缩曲线和冲击Hugoniot数据与实验和模拟文献的结果较为吻合,验证了多尺度模拟方法的准确性。随着孔隙率和粘结剂体积分数的增加,体系的压缩压力逐渐降低,孔隙率的降低效果更显著。不同孔隙率和粘结剂体积分数体系的等温压缩曲线用于拟合PBX的有效Birch-Murnaghan状态方程参数。基于Hugoniot冲击关系拟合出含微观结构影响因子的Mie-Grüneisen状态方程中的材料声速和无量纲参数。***/Estane PBX在冲击作用下的模拟结果表明,随着冲击速度的增加和孔隙率的减小,PBX的冲击应力峰值逐渐增大,材料损伤断裂的程度更严重,断裂时形成的热点数量和热点温度也显著增加。冲击载荷下,应力卸载波和反射波相互叠加形成强烈拉伸区域,当该区域的拉伸应力满足PBX的断裂强度时,材料开始出现层裂断裂。PBX断裂的损伤程度依赖于孔隙率和冲击速度,断裂形式主要依赖于粘结剂体积分数。PBX的热点形成机制在不同冲击速度、孔隙率和粘结剂体积分数体系中存在显著差异。***/PEEK生物复合材料力学性能的研究结果表明,随着HA颗粒含量和粒径的增加,HA/PEEK复合材料的拉伸强度和韧性降低,开始出现韧性到脆性的转变,HA/PEEK的应力应变响应具有明显的拉伸-压缩不对称性。HA颗粒对复合材料力学性能具有强化效应,同时也会降低材料的拉伸强度,模拟结果与实验数据基本一致,验证了多尺度模拟方法在聚合物基颗粒复合材料性能研究中的适用性。本文建立适用于高聚物基复合材料的微观-细观多尺度数值模型,通过多尺度模拟方法求解和预测微观结构影响因子对复合材料状态方程、本构关系的影响,分析复合材料在拉伸/压缩或者冲击载荷下的温度场和应力场响应,结合实验结果对模型的准确性和适用性进行验证,为复合材料力学性能的宏观尺度模拟和实验研究提供支持。

关键词： 多孔钢板-混凝土   受压试验   拉拔试验   最优组合  

摘要： 目前,多腔钢板-混凝土组合构件处于发展初期,其中针对多孔钢板-混凝土的力学性能研究较少,对多孔钢板-混凝土这类新型组合材料的研究尚未形成完整的体系。因此,通过多孔钢板-混凝土试件的抗压与拉拔试验,研究多孔钢板的厚度、孔径和孔间距对其力学性能的影响,主要研究内容如下:通过对54个多孔钢板-混凝土试件进行受压试验,得到试件的破坏形态、极限承载力、力-荷载曲线等试验结果,可知多孔钢板-混凝土抗压强度远大于同等级混凝土,由试验数据可得多孔钢板-混凝土试件的应力-应变曲线,使用统计分析软件对其进行曲线拟合得到相应的函数;对27个多孔钢板-混凝土试件进行拉拔试验,研究多孔钢板厚度、孔径与孔间距三个因素对抗拔极限承载力的影响,使用MATLAB软件对试验数据进行拟合,得到多孔钢板厚度、孔径、孔间距与抗拔极限承载力的多元线性回归方程。使用有限元软件ANSYS对多孔钢板-混凝土试件进行相应的数值模拟,分别建立多孔钢板-混凝土受压、拉拔模型,对比试验结果可知模型是可靠的,为多孔钢板-混凝土试件进行下一步数据分析提供基础。通过极差分析法,研究多孔钢板厚度、孔径与孔间距三个因素对抗压强度、抗拔极限承载力的影响程度并得出最优解,结果表明:三个因素对受压、拉拔试验的影响顺序均为:多孔钢板板厚>孔径>孔间距;多孔钢板-混凝土试件抗压强度最优组合为多孔钢板厚度为0.75mm、多孔钢板孔径为15mm、多孔钢板孔间距为5mm;抗拔极限承载力的最优组合为多孔钢板厚度为1.0mm、多孔钢板孔径为15mm、多孔钢板孔间距为15mm。

关键词： 超高性能混凝土   水性环氧树脂   配合比设计   橡胶颗粒   力学性能  

摘要： 针对我国西部地区强洪水泥石流冲磨、冲击和动荷载耦合作用，导致的桥梁墩柱在服役1-2年即发生损伤破坏，影响桥梁运营安全的重大问题，本论文在国家自然科学基金项目(51908378)、国家重点研发计划子课题(2018YFC0705404)、硅酸盐建筑材料国家重点实验室开放课题(SYSJJ2020-07)的资助下，通过研究UHPC配合比设计，橡胶颗粒粒径、掺量、级配和表面改性方式以及水性环氧树脂掺量对超高性能混凝土（UHPC）力学性能、抗冲磨性能和耐久性能的影响机制，开发了高强度、高耐磨性能、高耐久性能的超高性能混凝土材料。具体研究内容及成果如下：　　(1)以紧密堆积理论Dinger-Funk方程为指导，对高抗冲磨UHPC材料的橡胶颗粒集料和胶凝材料进行了配合比设计，确定了高抗冲磨UHPC材料中各组分的比例，确定了试验中采用的3～6mm、1~3mm、20目和80目四种不同粒径的橡胶颗粒集料和最佳掺量范围10%。　　(2)探明了橡胶颗粒粒径、掺量及表面改性方式对高抗冲磨UHPC材料的力学性能及抗冲磨性能的影响规律。3～6mm、1~3mm、20目和80目四种粒径橡胶颗粒均显著降低了高抗冲磨UHPC基础力学性能，掺加1～3mm橡胶颗粒配制的高抗冲磨UHPC力学性能降幅较小，且抗冲磨性能提升显著，随其掺量的增加UHPC的28d抗冲磨强度先提升后降低，较优掺量10%;(3)探明了水性环氧树脂掺量对高抗冲磨UHPC材料的力学性能的影响规律。1%、2%、3%和4%四种掺量水性环氧树脂均降低了高抗冲磨UHPC抗压强度，但随着基质中水泥水化反应的进行，水性环氧树脂与氢氧化钙中的羟基离子发生反应，使砂浆的组分排列得更紧密，水性环氧树脂的颗粒逐渐聚集，形成一层致密的聚合物膜。　　(4)探明了橡胶颗粒粒径与掺量对高抗冲磨UHPC材料的动态冲击性能的影响规律。在动态荷载作用下，掺加不同粒径橡胶颗粒的高抗冲磨UHPC动态抗压强度均下降;掺加15%掺量以内1～3mm粒径橡胶颗粒的高抗冲磨UHPC，表现出良好的冲击韧性。　　(5）揭示了橡胶颗粒掺入高抗冲磨UHPC中对其内部微观结构的影响机理。通过SEM橡胶颗粒表面形貌分析、橡胶颗粒-胶凝材料基体界面分析，发现不同表面改性方式主要通过改变橡胶颗粒表面形貌而改善橡胶颗粒-胶凝材料基体界面粘结性能，进而提升高抗冲磨UHPC材料各项性能。基于CT技术研究高抗冲磨UHPC体系内部细观结构，探明橡胶颗粒与钢纤维均匀地分散在其内部。