Page 45 - 《爆炸与冲击》2025年第12期
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第 45 卷 郑 成，等： 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 第 12 期
研究亟需开展。
本文基于靶板结构中心变形相似原则，建立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，并根据建立的关系式开展材料等效替换验证，分析材料等效替换对结构变形的影响，
从而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依据，为模型缩尺后船用特种钢无相
应厚度规格这一问题提供解决方案，减少实验成本。
1 数值仿真
郑成 [12] 针对四边固支约束的方形金属靶板在舱内爆炸载荷作用下的动态响应开展了系列实验研
究，重点分析了金属薄板结构的塑性大变形特征，实验发现舱内爆炸载荷作用下金属薄板结构主要发生
整体塑性变形，中心变形挠度远大于板厚，边界区域会形成明显的塑性铰线，中面膜力在板变形过程中
起主要作用。同时，舱内爆炸载荷相比敞开环境空爆对金属薄板的作用效果提高了 6～8 倍，因此舱内
爆炸相关问题受到了工程界的广泛关注。本文中，首先针对已开展的结构内爆响应实验 [12] 进行了数值
计算分析和对比验证，得到合理可靠的数值建模与计算分析方法后，借助于数值计算方法开展基于板厚
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研究。
1.1 计算模型
数值计算以封闭结构内爆响应的实验为对象，实验装置如图 1 所示，其内部空间尺寸为 1 800 mm×
800 mm×800 mm。爆炸容器两端设有可拆卸目标板，目标板的长宽均为 1 100 mm，目标板的受载区域为
800 mm×800 mm，因此通过宽度为 150 mm 的压板对目标板进行约束，最后通过 36 个直径为 18 mm 的螺
栓将目标板与箱体紧固连接，实验中球形炸药在装置的中心处引爆。
1 100 mm Side target
plate
Blast chamber
1 800 mm
800 mm Pressing plate
图 1 舱内爆炸实验装置
Fig. 1 Test device for explosion in the cabin
数值计算模型与实验装置相似，采用 1/4 对称模型，模型结构如图 2 所示。
Bolt Pressing plate
Pressing plate
Add air
domain Clamping
500 mm
900 mm 400 mm
Side target plate
图 2 1/4 有限元对称模型
Fig. 2 A 1/4 symmetric finite element model
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