Page 73 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 汤长兴，等： 钢纤维增强多孔混凝土板水下接触爆炸防爆机理及损伤等级预测 第 5 期

所示，其中，黑点为数值模拟得出的损伤面积指数，曲面为经验公式得出的结果。经验公式可表示为：

2
2
D = 0.623ω +0.346ω+0.06V f −0.149V f −0.08ωV f +0.202 (13)
ω 的单位为 R 2 为 0.997。
式中： kg，修正系数

Complete damage Serious damage
Prediction curve 1 Prediction curve 2 0.8
Moderate damage R =0.997
2
0.750 0.7
0.6
Explosive mass/kg 0.625 D 0.5 D=0.50

0.4
0.500

0.375 0.3 D=0.25
0.2
Protective layer material ratio
0.750 SAP10S5
0.250 0.625 SAP10S10
0.500 0.375 SAP10S15
SAP10S5 SAP10S10 SAP10S15 SAP10S20 Explosive mass/kg 0.250 SAP10S20

Protective layer material ratio
图 12 RC 板损伤等级与防护层配比、炸药量关系的预测曲线 图 13 由经验公式求得的拟合曲面
Fig. 12 Prediction curves of RC plate damage level in relation Fig. 13 The fitted surface derived from
to protective layer ratio and explosive volume the empirical formula

RC 板损伤面积指数的数值模拟结果与经验公式拟合结果之间的关系如图 14 所示，其中红色直线
为对角线，各数据点的横坐标为数值模拟结果，纵坐标为经验公式预测值。不难发现，所有数据点均分
布在红色对角线附近，经验公式与数值模拟结果较为吻合，说明该经验公式可用于预测 RC 板在不同防
护方案下的损伤指数。

0.8

Damage index of RC slabs
0.7
Formula prediction 0.5
0.6

0.4

0.3

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Numerical simulation
图 14 仿真结果与经验公式拟合结果的关系
Fig. 14 Relationship between simulation results
and empirical formula fitting results
3 结 论

为探究钢纤维增强多孔混凝土材料的水下抗爆防护效果，分析了钢纤维体积分数和炸药质量对钢
筋混凝土板的破坏模式、应力峰值、耗能分担率及损伤程度的影响，得到的主要结论如下。
(1) 采用 FEM-SPH 法重现了水下接触爆炸下混凝土板的爆炸毁伤过程，将数值模拟获得的损伤破

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