Page 115 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 郝礼楷，等： JPC聚能装药对钢筋混凝土墙毁伤效应的试验与数值模拟研究 第 2 期

第一阶段：稳定成型阶段。如图 12 所示，聚能装药从装药顶部中心起爆，t=9 µs 时，爆炸冲击波作用
于药型罩，药型罩自锻变形形成具有稳定形态特征的 JPC。t=18 µs 时，药型罩阻碍了爆炸冲击波直接向
前传播，外围爆炸冲击波经绕射作用传播至药型罩前方。此时爆炸冲击波传播速度高于 JPC 飞行速度，
爆炸冲击波前沿位于 JPC 头部前方。t=54 µs 时，爆炸冲击波强度和传播速度随距离增大而逐渐衰减，
JPC 赶上爆炸冲击波前沿，并将先于爆炸冲击波作用于钢筋混凝土墙。

Pressure/MPa
10
9
8
t=3 μs t=9 μs t=18 μs t=39 μs t=54 μs 7
6
5
4
3
2
1
0

t=66 μs t=78 μs t=99 μs t=108 μs t=153 μs

图 12 JPC 聚能装药破坏钢筋混凝土墙的应力云图
Fig. 12 Stress cloud diagram of reinforced concrete wall damaged by the JPC

第二阶段：冲击开坑阶段。t=66 µs 时，JPC 开始侵彻钢筋混凝土墙，碰撞点处压力高达 2.7 GPa，远
高于混凝土抗压强度，造成局部粉碎性破坏。t=99 µs 时，爆炸冲击波开始作用于钢筋混凝土墙，入射冲
击波强度为 9.3 MPa，反射波强度达到 45.4 MPa，此时侵彻深度已经达到 8.4 cm（0.7 倍装药直径）。墙体
正面在爆炸冲击波和 JPC 高速侵彻所产生的反射拉伸波综合作用下形成层裂崩落。碰撞点的压力随着
侵彻深度的增加而逐渐降低，由此产生的应力波强度逐步降低，墙体正面形成漏斗状开坑崩落。尽管侵
彻深度已经发展到一定程度，但是墙体正面漏斗坑并未完全形成，墙体内部半球形裂纹不断向墙体正面
扩展。
第三阶段：稳定侵彻阶段。t=108 µs 时，JPC 稳定侵彻钢筋混凝土墙，形成近似柱状侵彻孔洞，孔洞
均匀性较好。侵彻孔洞受扩孔运动以及横向飞散 JPC 碎渣冲击的影响，孔洞直径略大于 JPC 直径。稳
定侵彻过程中，墙体正面漏斗坑裂纹继续向外扩展。
第四阶段：贯穿崩落阶段。随着侵彻深度增加，应力波传播至墙体背面，进入贯穿崩落阶段。如
图 13 所示，t=486 µs 时，侵彻深度达到 68.4 cm（5.7 倍装药直径），冲塞破坏开始出现，喇叭形裂纹逐渐向
墙体背面方向扩展。t=546 µs 时，应力波在墙体背面反射并产生叠加，对墙体背面造成拉伸破坏，逐渐形
成环形剪切带和拉伸断裂面。t=642 µs 时，剪切带完全形成并扩展至墙体背面，形成剪切塞块及崩落碎
块。t=1 644 µs 时，崩落拉伸断裂面完全形成，裂纹扩展至墙体背面，形成出口崩落破坏。
通过上述分析可知，墙体正面漏斗坑是缓慢发展形成的，在 JPC 高速侵彻的时间尺度上是一个相对
耗时的过程，发展过程落后于高速侵彻过程的进行，这与裂纹发展速度以及剪切阻力等密切相关 [28] 。墙
体背面的剪切堵塞呈锥形，当沿着堵塞表面满足剪切破坏标准，堵塞块将从结构中分离 [29] ，在反射拉伸
波作用下碎裂并向外喷射。剪切堵塞破坏范围小于层裂崩落破坏范围，两者共同作用下形成墙体背面
漏斗坑。

023302-9