Page 190 - 《爆炸与冲击》2025年第12期

第 45 卷 孙 勇，等： 动态海缆抗多次冲击复合防护层设计及力学性能研究 第 12 期

2.3 实验方案

根据设计方案制作了相应的测试样品，相
应尺寸如图 21 所示，外部是耐腐蚀的纤维增强
橡胶层，内部是高效吸能的 EVA 泡沫层。使用 1 224 mm
Instron 9350 落锤试验机开展了不同落锤速度和 455 mm
质量下防护层动态压缩力学性能实验。选用接
近海缆形状的钢制圆柱锤头，质量为 6 kg，配重
133 mm
块为 5 kg 的标准试件。根据落锤质量与下降速
度在防护层表面建立冲击分区，如图 22 所示，为
避免边缘效应对实验结果产生影响，冲击分区集 图 21 防护层测试尺寸
中在防护层中央区域，且各分区留有足够空间以 Fig. 21 Experimental sizes of protective layer
确保前一次冲击对后续冲击的影响最小化。图 23 所示是实验过程中防护层支撑端约束情况，为模拟实
际海况下防护层与风机平台横撑无缝贴合、相互绑定的情况，防护层支撑端采用实心钢板，该钢板与落
锤试验机底座间固定连接，确保冲击过程中防护层不发生位移。

Drop hammer
11 kg 16 kg 21 kg
1 m/s 1 m/s 1 m/s
2 m/s 2 m/s 2 m/s
3 m/s 3 m/s 3 m/s Protective coating
4 m/s 4 m/s 4 m/s
4.5 m/s 4.5 m/s 4.5 m/s Rigid floor

图 23 防护层支撑端约束情况
图 22 防护层冲击分区 Fig. 23 The constraint condition of the
Fig. 22 Impact partition of protective layer support end of the protective layer

2.4 测试结果与分析
2.4.1 不同材料与防护层的缓冲性能对比
在开展正式测试前，为验证防护层结构的缓冲性能，采用 Instron 9350 落锤试验机（锤体质量为
5.78 kg，冲击速度为 3 m/s）对纸张、硅胶、EVA 泡沫及缓冲吸能防护层进行动态压缩对比实验。图 24 的
力-时程与力-位移曲线显示：在 3 种缓冲材料中，EVA 泡沫表现出最优的缓冲特性，其峰值力仅 2 200 N

16 000 16 000

This paper This paper
Silica gel Silica gel
12 000 EVA foam 12 000 EVA foam
Protective coating Protective coating
Force/N 8 000 Force/N 8 000

4 000 4 000

0
0 10 20 30 10 20 30
Time/ms Displacement/mm
(a) Force-time curves (b) Force-displacement curves

图 24 不同材料与防护层的缓冲性能对比
Fig. 24 Comparison of cushioning properties between different materials and protective layers

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