Page 63 - 《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

为了更加准确地分析最终挠度与落体高度之间的关系，对图 21 的面板最终挠度与芯层压缩量随落
体高度的关系进行了曲线拟合，拟合结果表示为：

2
d f = −3.36h +9.22h+1.66 (2)
2
d b = −2.79h +4.89h+2.73 (3)
2
d c = −0.57h +4.33h−1.07 (4)
式中：d 为前面板最终挠度，d 为后面板最终挠度，d 为芯层压缩量。
f
c
b
前面板、后面板最终挠度以及芯层压缩量的决定系数 R 定义为：
2
n
∑
(ˆy i −y i ) 2
2 i=1
R = 1− n (5)
∑ 2
(¯y i −y i )
i=1
y 为平均值。
i
式中： y i 为真实值， ˆ y i 为拟合值，
2
根据式 (5) 计算得到的决定系数 R 如表 7 所示。从表 7 可知，拟合相关性良好，式 (2)～(4) 可用于
在 0.4～0.8 m 落体高度范围内，蜂窝夹芯板前面板、后面板的最终挠度和芯层压缩量的预测。

表 7 蜂窝夹芯板最终挠度曲线拟合相关性指标
Table 7 Correlation index of permanent deflection curve fitting of AHSPs
曲线类型 拟合方式 R 2
前面板 二次多项式拟合 0.996 73
后面板 二次多项式拟合 0.983 53
蜂窝芯层 二次多项式拟合 0.994 40

5 结 论

通过搭建入水冲击实验平台研究了蜂窝夹芯板入水冲击响应特性，开展了不同落体高度下蜂窝夹
芯板的入水冲击实验，得到了入水冲击压力-时间历程曲线，分析了入水冲击载荷特性，基于夹芯板最终
变形轮廓，探究了蜂窝夹芯板的变形模式、最终挠度等结构响应特性，得到以下主要结论。
(1) 蜂窝夹芯板入水冲击实验平台具有较高的可靠性，3 次重复入水冲击实验获得的入水冲击压力-
时间历程曲线、冲击压力峰值、面板变形轮廓及最终挠度均吻合较好，验证了实验装置的可靠性和实验
结果的准确性。
(2) 由于空气垫效应受到不同位置芯层压缩量不同的影响，蜂窝夹芯板表面的入水冲击压力分布不
均匀，当落体高度大于 0.5 m 时，中间测点的压力峰值大于 1/4 测点的压力峰值。此外，与刚性平板入水
冲击相比，蜂窝夹芯板在入水过程中会产生弹塑性变形，其入水冲击压力峰值较小。相比同质量的等效
铝板，蜂窝夹芯板的入水冲击压力峰值更小，压力持续时间更长。对于采用不同方法获得的入水冲击压
力而言，在一定落体高度范围内，其入水冲击压力峰值与落体高度近似呈线性变化。
(3) 不同落体高度下，蜂窝夹芯板的面板变形模式基本一致，均为中间区域产生由 4 条塑性铰线组
成的矩形变形区，而四周为梯形变形区，且随着落体高度的增加，塑性铰线向四周移动，矩形变形区增
大，蜂窝夹芯板前面板和后面板中点处的最终挠度近似呈二次抛物线增长，增长斜率不断减小，而蜂窝
芯层压缩量增大，表明蜂窝芯层具有一定的吸能防护作用。在入水冲击载荷作用下，蜂窝夹芯板的蜂窝
芯层会压缩吸能，后面板的变形明显小于等效铝板的变形，即与等效铝板相比，蜂窝夹芯板具有更好的
抗冲击性能。

011103-14