Page 191 - 《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

（约为纸张材料的 1/7），碰撞持续时间突破 20 ms（较硅胶延长 1 倍以上）。缓冲吸能防护层则综合了
EVA 泡沫的优势，在保持同等峰值力水平（2 200 N）的同时，将碰撞持续时间稳定在 18 ms。值得注意的
是，该防护层与 EVA 泡沫相比较，在降低 40% 形变量的基础上，实现了能量吸收率 7% 的提升，证实橡
胶/EVA 复合结构有效增强了缓冲性能，完全满足设计指标要求。
2.4.2 不同加载条件下缓冲吸能特性
图 25 所示为不同加载条件下复合防护层的动态冲击力-位移加卸载曲线。实验结果显示：冲击峰值
力、防护层最大位移随落锤质量、下落速度的增大而显著增大。从图 26 可以看到，冲击峰值力与落锤质
量、落锤下落速度之间存在线性相关性，三者之间的关系可以描述为一个三维空间中的平面。若设冲击
F max = F max (m 2 ,v) = am 2 +bv+c a、b、c 为常量，则冲击峰值力可以表示为：
峰值力 ，
F max = 141.85m 2 +1 369.30v−2 295.80 (12)
v 为落锤下落速度。此外，从图 可以看到，防护层最大位移与落锤质量、下落速
式中： m 2 为落锤质量， 27
x max = x max (m 2 ,v) = dm 2 +ev+ f d、e、 f 为
度间的变化趋势也呈现明显的线性关系，若设防护层最大位移 ，
常量，则防护层最大位移可以表示为：

x max = 0.98m 2 +10.46v−14.07 (13)

6 000 7 500

1.0 m/s 1.0 m/s
2.0 m/s 2.0 m/s
4 500 3.0 m/s 6 000 3.0 m/s
4.0 m/s 4.0 m/s
4.5 m/s 4 500 4.5 m/s
Force/N 3 000 Force/N 3 000

1 500
1 500

0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 60
Displacement/mm Displacement/mm
(a) 11 kg (b) 16 kg
8 000
1.0 m/s
2.0 m/s
6 000 3.0 m/s
4.0 m/s
4.5 m/s
Force/N 4 000

2 000

0 10 20 30 40 50 60
Displacement/mm
(c) 21 kg

图 25 不同落锤质量和下落速度下复合防护层的动态力学行为
Fig. 25 Dynamic mechanical behaviors of protective layers under different drop-hammer masses and drop velocities

图 28 为不同加载下防护层吸能变化曲线，防护层的吸能总量随落锤下落速度与质量的提高而增
长。从图中可以看到，落锤质量与防护层吸能间呈线性关系，而落锤下落速度与防护层吸能间呈指数
关系。
E k 的比值表示：
吸能效率是评判结构吸能效果的重要参数，可用结构吸收能量 W k 与冲击能量

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