Page 98 - 《爆炸与冲击》2023年第2期
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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
(a) Experiment (b) Simulation
图 12 高聚物牺牲包层的数值模拟结果与试验结果对比
Fig. 12 Comparison of the simulation and experimental results of polymer sacrificial cladding
对比以上数值模拟和试验的结果，二者的毁伤特征吻合度很高，本文中所建立的 SPH-FEM 耦合模
型能够的准确地模拟接触爆炸下带高聚物牺牲包层钢筋混凝土板的毁伤，其结果合理并可靠。
3.3 PU-RCS 动态响应过程
本文中模拟的爆炸粒子与 PU-RCS 的相互作用过程如图 13 所示。可以看到，在接触爆炸发生的瞬
间（0.15 ms 内），爆炸粒子快速向四周发散，球形炸药的体积急剧膨胀。显而易见的是，位于钢筋混凝土
板上方的高聚物牺牲包层，首当其冲地受到了爆轰产物和高压冲击波的剧烈冲击。在 t=0.01 ms 时，高聚
物牺牲包层已经发生了冲击破坏；在 t=0.04 ms 时，高聚物牺牲包层的中部已经发生贯穿破坏。正如在
t=0.06, 0.15 ms 时，在炸药粒子飞散的同时，高聚物牺牲包层的毁伤程度和范围不断增加，直到最终高聚
物牺牲包层发生了非常严重的整体破碎，这也预示着高聚物牺牲包层已经基本完成了其所谓的“牺
牲”任务，发挥了其抵抗并缓解爆炸荷载冲击的作用。
0.01 ms 0.04 ms
0.06 ms 0.15 ms
图 13 爆炸粒子与 PU-RCS 的相互作用过程
Fig. 13 Interaction process of explosive particles with PU-RCS
图 14～15 分别给出了应力波在 RCS 和 PU-RCS 的跨中截面处的传播过程。对于 RCS，炸药爆炸
后，产生的高压冲击波立即从装药位置向外传播，爆轰产物和高压冲击波直接作用在钢筋混凝土板的迎
爆面上。在两者的猛烈作用下，装药周围的混凝土所受压应力急剧升高，使迎爆面中部混凝土被压碎成
坑。压力传播到板内部后将以压缩波的形式向底面传播，在板背爆面压缩波反射为了拉伸波，并与压缩
波相互作用，合成的拉伸应力高于混凝土的动态抗拉强度，从而导致背爆面混凝土发生震塌、剥落破坏。
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