作为一种粒子类方法,光滑粒子法在冲击动力学问题的计算中具有其特定的优势,比如它很适合进行大变形、断裂和破碎的处理,并且可以很方便的追踪物质界面等。本文在介绍光滑粒子法一般理论的基础上,研究了核函数和光滑长度在应力波的光滑粒子法模拟中的作用,并采用光滑粒子法完成了对材料层裂的数值模拟。相对素混凝土,钢纤维混凝土具有更高的强度和韧性,适用于军事防护工程和民事建筑,本文对钢纤维混凝土的动态力学性能进行了深入研究,重点在于应变率、损伤和钢纤维含量对混凝土的强度和韧性的影响及其耦合作用,并给出了相应的本构模型。FE-SPH耦合方法结合了光滑粒子法和有限元法的优势,同时具有较高的效率和精度,非常适用于侵彻等冲击动力学问题的模拟,本文深入研究了 FE-SPH耦合算法,重点在于单元-粒子接触算法,并采用二维轴对称FE-SPH耦合程序对钢纤维混凝土侵彻问题进行了数值模拟,验证了耦合算法的可靠性,并研究了钢纤维混凝土的抗侵彻机理。本文的研究内容和创新成果主要包括:本文第2章阐述了光滑粒子法的基本思想,介绍了光滑粒子法中核近似和粒子近似的基本概念。将连续介质力学守恒方程在直角笛卡尔坐标系下进行了光滑粒子离散,研究了利用光滑粒子方法进行连续介质动力学问题计算需要考虑的一些基本问题,包括CFL条件、核函数、可变光滑长度、粒子搜索方法和本构嵌入等。最后引入改进的光滑粒子方法(CSPM),说明了其优越性。在第3章中将通量修正输运法引入光滑粒子法以进行间断面的处理,并对通量修正输运法与人工粘性法的处理效果进行了对比。研究了核函数和光滑长度对光滑粒子法模拟应力波的影响,给出了适用于应力波模拟的核函数和相应光滑长度,并给出了一个代表模拟精度的参数。采用CSPM方法对45#钢的层裂进行了模拟,以实验结果为依据,对比了 FDM和CSPM给出的自由面速度时程曲线,证明CSPM方法可以更好的模拟固体中的应力波传播和层裂问题。第4章首先对钢纤维混凝土的霍普金森杆实验技术进行了研究,重点研究了整形器的原理:减少入射波高频部分,更好的维持恒应变率加载和应力均匀状态。利用霍普金森杆研究了六种不同钢纤维体积比混凝土的动态力学行为,分析了应变率和钢纤维体积比对混凝土强度、峰值应变和能量耗散的影响,探讨了应变率效应和钢纤维增强效应的机理。在分析总结了前人有关混凝土应变率效应方面成果的基础上,提出了一个新的动态增强因子公式,并对动态增强因子公式嵌入本构的方式进行了修正。基于上述实验和理论分析结果,提出了一个新的混凝土粘塑性损伤软化本构模型,此模型在物理上更加严谨,在处理方法上更加简洁明了,并且能够很好的反映混凝土材料的应变率效应、应变率突跃效应、卸载非线性回滞效应和损伤软化效应等各种力学行为;在对新本构模型进行拟合的过程中,发展了一种逐步积分最小二乘法,并采用这种方法拟合出本构关系和损伤演化方程的全部参数,方法简洁有效,适用于一切含损伤的材料本构关系参数的确定。最后,第5章对有限元-光滑粒子耦合算法(FE-SPH)进行了研究和改进,重点是有限元单元-光滑粒子的转化算法、有限元单元间的接触算法、光滑粒子间的接触算法和有限元单元-光滑粒子间的接触算法。基于本文对钢纤维混凝土动态力学性能的研究成果,在二维轴对称FE-SPH耦合程序中引入钢纤维混凝土的本构模型,对45#钢弹体侵彻钢纤维混凝土的过程进行了数值模拟;对比了实验和数值计算得到的剩余速度,验证了程序的有效性;给出了不同时刻的侵彻图形,分析了钢纤维混凝土的抗侵彻机理,认为加入钢纤维增强了混凝土的抗压强度、抗拉强度和韧性,并可有效阻止材料损伤裂纹的扩展,这些因素都提高了钢纤维混凝土的抗侵彻能力。