Page 104 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 刘志东，等： 高聚物牺牲包层对钢筋混凝土板的爆炸毁伤缓解效应 第 2 期

层厚度较大时，钢筋混凝土板的损伤模式主要是大范围裂纹，整体弯曲破坏程度不明显。值得一提的
是，因为包层厚度为 5 和 7 cm 时钢筋混凝土板的跨中截面毁伤模式分别与包层厚度为 4 和 8 cm 时的毁
伤模式很接近，所以为了避免重复，这里并未给出。
图 28 为不同牺牲包层厚度下 PU 和 RCS 的吸能曲线。对于 PU 来说，随着其厚度的增大，吸能量逐
渐增多，但是增长的幅度并不大，当厚度为 4 cm 时，吸能量约为 10.9 kJ，厚度增加到 8 cm 时，吸能量只增
加到了 13.5 kJ，增长率仅为 23.8%；而对于 RCS 来说，随着包层厚度的增加，输入到 RCS 的能量下降比较
明显，当包层厚度从 4 cm 增加到 8 cm 时，输入到 RCS 的爆炸能量从 5.6 kJ 减小到 1.4 kJ，减少了 75%。
另外，不同牺牲包层厚度下 PU 和 RCS 的吸能百分比如图 29 所示，可以看出增加高聚物牺牲包层的厚度
能明显提升 PU 的吸能百分比。

20 8

8 cm 5 cm 4 cm 7 cm
7 cm 4 cm 5 cm 8 cm
16 6 cm 6 6 cm
Energy absorption/kJ 12 8 Energy absorption/kJ 4

4 2

0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0
Time/ms Time/ms
(a) PU (b) RCS
图 28 不同牺牲包层厚度下 PU 和 RCS 的吸能曲线
Fig. 28 Energy absorption curves of PU and RCS under different thicknesses of PU sacrificial cladding

PU RCS

8 90.5% 9.5%
Thickness of PU/cm 7 6 86.6% 18.4%
13.4%
81.6%

25.6%

4 5 74.4% 33.9%
66.1%
0 20 40 60 80 100
Energy absorption percentage/%
图 29 不同牺牲包层厚度下 PU 和 RCS 的吸能占比
Fig. 29 Energy absorption percentage of PU and RCS under different thicknesses of PU sacrificial cladding

5 结 论

通过现场试验和数值模拟相结合的方法，探究了接触爆炸作用下带高聚物牺牲包层钢筋混凝土板
(PU-RCS) 的毁伤特征，对比分析了高聚物牺牲包层对钢筋混凝土板的爆炸毁伤缓解效应。参数化分析
了炸药量和高聚物牺牲包层密度、厚度对 PU-RCS 毁伤特征及吸能特性的影响。可以得到以下结论。
(1) 高聚物牺牲包层可以有效地改变接触爆炸下钢筋混凝土板的毁伤模式。高聚物牺牲包层对爆
炸荷载的缓解和分散作用减轻了板中部的应力集中效应，使钢筋混凝土板的局部毁伤程度明显减小。
板中部的爆坑与混凝土剥落破坏转变为充分发展的发散性裂纹，在一定程度上减少了爆炸碎片的飞

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