Page 192 - 《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

7 500 Experimental data 60 Experimental data
Fitting surface Fitting surface
6 000 50
Peak force/N 4 500 Maximum displacement/mm 40

30
3 000
1 500 20
10
10 4 5 10 4 5
14 3 −1 ) 14 3 −1 )
18 1 2 18 2 Velocity/(m·s
22 0 Velocity/(m·s Drop hammer quality/kg 22 1
Drop hammer quality/kg
图 26 不同落锤质量和速度下防护层峰值力变化 图 27 不同落锤质量和速度下防护层最大位移变化
Fig. 26 Change of peak force of protective layer Fig. 27 Maximum displacement of protective layer
under different drop-hammer masses and velocities under different drop-hammer masses and velocities

W k
ξ = (14)
E k
图 29 给出了不同冲击下防护层的吸能效率，不同加载下防护层吸能效率均在 85% 以上，呈现出极
v ＜1 m/s），冲击能量较小，落锤质量与吸能效率正相
高的吸能效率。从图中可以看到，在低速冲击阶段（
v ＜3 m/s），冲击能量提升，落锤质量对吸能效率的影响减小；而在高速
关；当进入中速冲击阶段（2 m/s＜
v ＞3 m/s），冲击能量陡增，落锤质量与吸能效率重现正相关性。吸能效率产生差异的原因与
冲击阶段（
防护层结构和材料特性相关。当落锤质量和速度较小时，冲击能量中的一部分会被橡胶材料快速回弹，
而未被有效吸收，因而吸能效率较低，随着落锤质量的增加，回弹能量所占比例逐渐减小，吸能效率逐渐
提高。当落锤速度达到较高水平时，冲击能量显著增加，一方面，EVA 泡沫和橡胶材料均表现出应变率
强化效应，即加载速度越高，单位体积的材料吸收能量越多；另一方面，防护层通过外层的纤维增强橡胶
防护层与内部的 EVA 泡沫层协同作用，共同实现能量的高效耗散。这种双重机制使得防护层在高速冲
击条件下呈现出更高的吸能效率。

250 100
m=11 kg m=11 kg
200 m=16 kg 95 m=16 kg
m=21 kg
m=21 kg
Absorbed energy/J 150 Absorption efficiency/% 90

100
85
50 80 The lowest efficiency line

0 75
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
Velocity/(m·s ) Velocity/(m·s )
−1
−1
图 28 不同加载下防护层吸收能量 图 29 不同加载下防护层吸能效率
Fig. 28 Energy absorption of protective layer Fig. 29 Energy absorption efficiency of
under different loads protective layer under different loads
2.4.3 多次加载下吸能特性
图 30～33 系统揭示了复合防护层在多次加载下的动态响应机制与能量吸收规律。图 30 所示压缩
m =11 kg）显示：首次冲击时防护层呈现典型弹塑性特征，其峰值力达 3.26 kN（较
力-位移曲线（ v =3 m/s，

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