Page 58 - 《爆炸与冲击》2026年第01期

−40
−80
−80
−40
−40 −40
−80 −80
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

280
240 P 1
P 2
200
160
Pressure/kPa 120

80
40
0
−40
−80
280 300 320 340 360 380 400 420
Time/ms
(e) h=0.8 m
图 9 不同落体高度下入水冲击压力时程曲线
Fig. 9 Time-history curves of water-entry impact pressure under different drop heights
板表面的入水冲击压力不是均匀分布的。此外，对于落体高度为 0.4 和 0.5 m 的工况而言，测点 P 的入
1
水冲击压力峰值低于测点 P ；而当落体高度大于 0.5 m 时，测点 P 的入水冲击压力峰值高于测点 P 。
1
2
2
2 个测点的入水冲击压力峰值存在差异，可能是由于蜂窝夹芯板入水冲击过程中的空气垫效应以及不同
位置芯层的压缩程度不同所致。当落体高度较小时，蜂窝夹芯板入水速度较低，前面板外围空气容易逃
逸，仅在中心区域附近产生空气垫，测点 P 位于空气垫中心，因此，其入水冲击压力峰值小于位置边长
1
1/4 位置处的测点 P 。当落体高度较大时，蜂窝夹芯板入水速度较高，前面板产生变形的区域更大，此时
2
测点 P 和测点 P 均位于空气垫范围内。空气垫效应对 2 个测点的压力峰值削弱作用均存在，而中间芯
2
1
层更易被压缩，导致中间的局部刚度更大，因此，测点 P 的入水冲击压力大于测点 P 。这与平板入水冲
1
2
击时中间区域的入水冲击压力高于外围入水冲击压力的结果保持一致 ，且随着落体高度的增加，两者
[6]
的差异越来越大。
将不同落体高度下蜂窝夹芯板的入水冲击压力峰值与文献 [5, 8, 25-26] 中平底结构的入水冲击压力
峰值进行对比分析，结果如图 11 所示。其中包括：根据 Chuang [5] 提出的预测公式计算得到的刚性平板
入水冲击压力峰值，Faltinsen 等 [25] 通过入水冲击实验得到的 8 mm 厚钢板的入水冲击压力峰值，根据
Okada 等 [26] 考虑弹塑性响应的经验公式得出的单板入水冲击压力峰值，Zhu 等 [8] 在入水冲击实验中得到
的铝板和钢板的入水冲击压力峰值。对比结果表明，在不同落体高度下，蜂窝夹芯板的入水冲击压力峰
值远小于 Chuang 和 Faltinsen 等 [25] 的大厚度钢板入水冲击压力峰值，其主要原因是蜂窝夹芯板在入水
[5]
冲击过程中会产生弹塑性变形，而变形会进一步影响入水冲击压力，使压力峰值减小。同时可知，在不
同落体高度下，Okada 等 [26] 的单板入水冲击压力峰值以及 Zhu 等 的单板入水冲击压力峰值均大于蜂窝
[8]

300 800
Faltisen, et al [25]
P 1
250 P 2 700 Aluminum plate [8]
600 Steel plate [8] [5]
200 500 Experiment, AHSPs Chuang [26]
Pressure/kPa 150 Pressure/kPa 400
Okada, et al

300
100
200
50
100
0
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
h/m h/m
图 10 不同落体高度下压力测点的入水冲击压力峰值 图 11 入水冲击压力峰值与落体高度的关系曲线
Fig. 10 Peak values of water-entry impact pressure at pressure Fig. 11 Relationship between peak value of water-entry
measuring points under different drop heights impact pressure and water-entry velocity

011103-9