Page 112 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 王宇相，等： 近爆条件下高强钢板的抗爆性能与几何参数影响规律研究 第 5 期

超压冲击波后，冲击波在 20 μs 时抵达钢板表面。此后，高强钢板开始受冲击载荷的影响，尤其体现在
钢板中心位置，且不同厚度的钢板对冲击波穿透钢板的传播规律有较大的影响。由于材料刚度的限
制，较薄的钢板在冲击波到达时会在较短时间内达到屈服点，导致冲击波能量大部分被吸收和分散，从
而减少了穿透材料后冲击波的强度。相比，较厚钢板具有更高的刚度和质量，能有效地抵抗冲击波的压
缩作用，导致冲击波在穿越钢板后保持较高的能量水平，并在钢板背面产生较强的反射波。此外，厚钢
板中冲击波的传播速度可能会因材料的应变硬化效应而发生变化，进而影响冲击波穿过材料后的波形
和幅度。
在 20 μs 时，冲击波抵达钢板迎爆面并继续向下方传播。如图 6 所示，高强钢板厚度不同时，冲击波
在背爆面的传播范围有较大差异。将压力达到 10 MPa 的区域视作冲击波的传播范围，采用冲击波传播
范 围 横 向 和 纵 向 的 最 大 尺 寸 描 述 和 研 究 高 强 度 钢 板 厚 度 对 冲 击 波 传 播 特 性 的 影 响 。 钢 板 厚 度 为
4 mm 时，冲击波向下传播的最大纵向尺寸为 12～14 mm；随着钢板厚度的增加，冲击波传播范围的纵向
尺寸逐渐减小，钢板厚度为 10 mm 时，纵向尺寸缩减至 6～8 mm。此外，冲击波经过不同厚度钢板后的
最大横向尺寸也有明显差异。在 4、6、8、10 mm 四种厚度的情况下，最大横向尺寸分别为 112、104、
82、76 mm，即钢板厚度的增加会导致冲击波穿过钢板后传播范围减小。在上述条件中，背爆面冲击波传
播范围的差异与高强钢吸收爆炸能量的多少有关，随着钢板厚度的增加，高强钢对爆炸能量的吸收能力
也会增强。这是因为，较厚的钢板具有更大的质量，能够提供更大的阻力来抵抗冲击波的传播。因此，
在穿透钢板后，冲击波的能量会相对减少，导致其在空气中的传播范围有所减小。

p/MPa
10
8
6
4
2
12−14 mm 10−12 mm 8−9 mm 6−8 mm 0
δ=4 mm δ=6 mm δ=8 mm δ=10 mm
(a) 20 μs
p/MPa
10
8
6
4
2
112 mm 104 mm 82 mm 76 mm 0
δ=4 mm δ=6 mm δ=8 mm δ=10 mm
(b) 30 μs
p/MPa
10
8
6
4
2
144 mm 128 mm 88 mm 82 mm 0
δ=4 mm δ=6 mm δ=8 mm δ=10 mm
(c) 40 μs
图 6 冲击波穿过钢板的过程 (a=500 mm)
Fig. 6 Process of the shock wave passing through the steel plate (a=500 mm)
2.2 破坏模式
图 7 展示了在比例距离 Z=0.13 m/kg 1/3 时，24 种工况下高强度钢板表现出特定的破坏模式。由图可
知，高强度钢板在爆炸荷载作用下呈现出 3 种与普通钢类似的破坏模式：花瓣形破口和小破口以及大变
形 [28-30] 。上述三种破坏模式的出现与药量、钢板的厚度和材料性能密切相关。图 7 中，出现花瓣形破口

053302-6