Page 55 - 《爆炸与冲击》2026年第01期

第 46 卷 郭开岭，等： 铝蜂窝夹芯板入水冲击动态响应特性实验研究 第 1 期

表 2 数据测量与采集系统
Table 2 Data measurement and acquisition system
测量设备 用途
M+P动态采集分析系统 测点P 1 和P 2 的压力时程
三维激光扫描仪 前面板和后面板的变形
高速摄影机 入水冲击箱体的实测入水速度
LED灯 实验场景补光

1.5 实验工况
为了分析入水冲击载荷和结构响应随落体高度的变化规律，需要开展不同落体高度下的入水冲击
实验。本文中，蜂窝夹芯板的入水冲击落体高度（h）分别为 0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 m。为了便于分析，对
不同工况进行编号，如表 3 所示。
高速摄影得到的不同落体高度下蜂窝夹芯板入水瞬间的实测入水速度（v ），以及通过自由落体理论
a
√
2gh ，g 为重力加速度）如表 4 所示。可以看出，不同落体高度下，实测入水速
计算得到的入水速度（v =
b
度均小于相应的理论计算入水速度，但误差均在 2.00% 以内。因此，在实验过程中，可以将蜂窝夹芯板
沿入水冲击实验架导轨下降的过程近似认为是自由落体运动。

表 3 入水冲击实验工况 表 4 不同落体高度下对应的入水速度
Table 3 Cases for water-entry impact experiments Table 4 Water-entry velocity under different drop heights
工况 h/m h/m v b /(m·s ) v a /(m·s ) 相对误差/%
−1
−1
1 0.4 0.4 2.80 2.76 1.43
2 0.5 0.5 3.13 3.08 1.60
3 0.6 0.6 3.43 3.39 1.17
4 0.7 0.7 3.70 3.65 1.35
5 0.8 0.8 3.96 3.90 1.52

2 入水冲击实验重复性验证

入水冲击压力载荷是一种持续时间很短的脉冲载荷，因此，实验的可靠性和仪器测量结果的准确性
对实验结果具有很大影响。为验证本文中实验的可重复性以及仪器测量结果的准确性，需在正式实验
前进行重复性验证。选取工况 3 的蜂窝夹芯板进行 3 次重复入水冲击实验，分析 3 次实验数据间的差
异。重复实验分别命名为工况 3-i，其中 i 取 1，2，3。
图 6 给出了 3 次入水冲击实验得到的测点 P 和测点 P 处的入水冲击压力时程曲线。从图 6 可以
1
2
看出，两测点处的压力时程曲线均存在多个压力脉冲，随着时间的推移，脉冲峰值逐渐减小，而首个脉冲
之后的脉冲变化趋势存在一定差异，可能是由于箱体入水后与弹簧减震器之间的相互作用导致。整体
而言，3 次入水冲击实验得到的两测点处的入水冲击压力曲线的压力峰值和第 1 个脉冲变化趋势均吻合
较好。图 7 给出了利用三维激光扫描仪得到的前面板与后面板中剖面的变形轮廓。从图 7 可以看出，前
面板中剖面变形轮廓与后面板中剖面变形轮廓存在略微差异，可能是由于蜂窝夹芯板是采用人工粘接

制成，不同试样间存在一定的差异。整体而言，3 次入水冲击实验得到的蜂窝夹芯板前面板中剖面变形
轮廓与后面板中剖面变形轮廓均基本重合。图 8 给出了蜂窝夹芯板下落过程中不同阶段的照片，分别
展示了入水冲击箱体下落（图 8(a)）、箱体与水面相对冲击（图 8(b)）以及最后出现飞溅现象（图 8(c)）。
基于蜂窝夹芯板 3 次重复性入水冲击实验所得测点 P 和测点 P 的压力峰值，以及前面板和后面板
2
1
中点处的最终挠度，计算入水冲击压力峰值和面板最终挠度的相对标准偏差 η（relative standard deviation，
RSD），表达式为：

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