Page 151 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 吴 昊，等： CFRP布加固砌体填充墙抗爆分析与设计 第 9 期

K 分别为 820 和 352 MPa/mm，T 和 S 分别为 0.32 和 0.56 MPa， G ⅠC 和 G ⅡC 分别为 0.010 和 0.027 MPa·mm。
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图 6(c) 给出了精细分离模型，砌块单元网格尺寸为 10 mm，砂浆沿厚度方向划分 2 层单元，框架单元网格
尺寸取 20 mm，材料模型参数及相应接触设置详见文献 [11]。本文中以 6 kg 炸药工况为例，对简化分离
模型和精细分离模型的计算精度及效率进行对比。
图 7(a)～(d) 分别给出了 2 组工况数值模拟得到的墙体破坏过程以及爆炸后试验和模拟墙体的破坏
模式。可以看出：(1) 数值模拟中，1 kg 炸药爆炸作用下，墙体未呈现贯穿破坏，墙体迎爆面中心区域砌
块受到挤压出现损伤，墙体背爆面由于爆炸波反射而呈现中心砌块受拉剥落产生飞散，背爆面产生尺寸
约为 365 mm×360 mm 的剥落破坏区域，墙体破坏模式和剥落区域尺寸均与试验结果吻合很好，如图 7(a)
和 (b) 所示；(2) 由于炸药量增加，6 kg 炸药工况中，墙体呈现更严重的局部破坏，中心区域较多砌块发
生飞散，呈现贯穿破坏，且墙体背爆面的破坏程度较迎爆面更严重，如图 7(c) 和 (d) 所示，简化分离模
型预测得到的迎爆面和背爆面洞口尺寸与相应的试验结果吻合很好；(3) 精细分离模型数值模拟结果
表明，迎爆面的洞口尺寸略大于试验结果，背爆面的洞口尺寸与试验结果吻合较好，如图 7(c) 和 (d) 所
示。6 kg 炸药工况下，基于 Intel i7-13700 处理器平台的精细分离模型计算用时为 31.8 h，简化分离模型
计算用时为 4.5 h，其原因在于，精细分离模型中的接触对为简化分离模型的 2 倍，接触的计算效率较
低。相较于精细分离模型，简化分离模型既简化了建模过程，提升了有限元模型前处理效率，又保证了计
算精度和效率。
Damage

365 mm 1.0
360 mm 0.8
360 mm 330 mm 0.6
0.4
0 0.2
t=20 ms t=40 ms t=100 ms Front face Rear face
(a) Failure process (1 kg) (b) Final failure mode (1 kg)
Damage Effective plastic strain
1.0 5.0
0.8 4.0
0.6 3.0
0.4 2.0
0.2 1.0
0 0
t=20 ms t=40 ms t=100 ms t=20 ms t=40 ms t=100 ms
Simplified micro-model Detailed micro-model
(c) Failure process (6 kg)
800 mm 530 mm 800 mm
540 mm
520 mm 1 100 mm 600 mm 965 mm 1 150 mm 965 mm

990 mm 1 000 mm
Simplified Detailed micro- Test Simplified Detailed micro- Test
micro-model model micro-model model
Front face Rear face
(d) Final failure mode (6 kg)
图 7 墙体破坏过程与最终破坏模式的对比
Fig. 7 Failure processes and comparisons of final failure modes of walls
此外，由于超压传感器损坏，试验中仅获取了 1 kg 爆炸工况中测点 1 的反射超压峰值和测点 4 的反
射超压时程曲线，模拟结果与试验数据对比如图 8 和表 2 所示。可以看出，预测得到的反射超压时程和
峰值均与试验结果吻合较好。

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