Page 43 - 《爆炸与冲击》2025年第12期

第 45 卷 第 12 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 45, No. 12
2025 年 12 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Dec., 2025

DOI：10.11883/bzycj-2024-0446

基于板厚补偿的不同型号钢制靶板在舱内爆炸载荷

作用下的等效方法 *

1
郑 成 ，朱业飞 ，徐 峰 ，卢安格 ，曹宇航 ，周 沪 ，孔祥韶 1
3
1,2
1,2
1,2
1,2
（1. 武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心，湖北 武汉 430063；
2. 武汉理工大学船海与能源动力工程学院，湖北 武汉 430063；
3. 中国舰船研究设计中心，湖北 武汉 430064）
摘要： 针对舰船结构舱内爆炸响应实验中船用特种钢材价格昂贵、试验成本高等问题，开展舱内爆炸响应实验
中普通钢材替代特种钢材的等效性研究。为确定不同材料靶板之间的等效关系，基于靶板结构中心变形相似原则，考
虑靶板不破的情况下，结合薄板大变形理论分析，明确了板厚度与内爆响应的关系，提出靶板材料等效替换方法。运
用有限元分析软件 ATUODYN 对封闭空间内爆炸载荷作用在 921A 钢、907A 钢、Q235 钢、Q355 钢四种不同型号钢制
靶板过程进行数值仿真，得到计算结果与试验结果最大误差值为 5.6%，验证了数值仿真方法的正确性。通过对数值仿
真计算得到的等效板厚进行拟合，结合不同材料靶板等效板厚与动态屈服强度之间的经验公式，验证了所提不同型号
钢制靶板在舱内爆炸载荷作用下的等效方法具有合理性和良好的适用性，为用普通船用钢材替代船用特种钢材进行
舱内爆炸实验提供了理论依据和数据参考。
关键词： 舱内爆炸响应；靶板中心变形；板厚补偿；等效方法
中图分类号： O383 国标学科代码： 13035 文献标志码： A

Equivalent method of different grades of steel target plates under blast loads
in the cabin based on plate thickness compensation

1
1,2
1,2
1,2
3
1,2
ZHENG Cheng , ZHU Yefei , XU Feng , LU Ange , CAO Yuhang , ZHOU Hu , KONG Xiangshao 1
（1. Green & Smart River-Sea-Going Ship, Cruise and Yacht Research Center,
Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, Hubei, China;
2. School of Naval Architecture, Ocean and Energy Power Engineering,
Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, Hubei, China;
3. China Ship Development and Design Center, Wuhan 430064, Hubei, China）
Abstract: Experimental investigation of internal explosion effects on ship structures still faces fundamental challenges. The
prohibitively high costs of specialized naval steel plates impose disproportionate financial burdens on experimental budgets.
Additionally, the restricted availability of standardized thickness variants has dimensional scaling conflicts during reduced-
scale internal explosion experiments. This research proposes an equivalent substitution method for scaled model testing. The
methodology enables a strategic replacement of naval steel with conventional steel while maintaining response similitude
during the internal explosion of ship structures. The primary research objective focuses on validating the equivalent
substitution method for conventional steel as a replacement for specialized naval steel without degrading the accuracy of the
recorded data. According to the principle of central deformation similarity, the equivalence relationship among target plates of

* 收稿日期： 2024-11-13；修回日期： 2025-02-23
基金项目： 国家自然科学基金（12202329，52171318）；武汉市自然科学基金探索计划（晨光计划）（2024040801020258）
第一作者： 郑 成（1991－ ），男，博士，研究员，zhengchengyeep@whut.edu.cn
通信作者： 孔祥韶（1983－ ），男，博士，教授，kongxs@whut.edu.cn

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