Page 96 - 《爆炸与冲击》2026年第2期

第 46 卷 彭江舟，等： 城市建筑外爆威力场与毁伤效应数智仿真模型及应用 第 2 期

Case 1 Case 2 Case 3 Case 4 Case 5 Case 6
OpenFOAM Shock wave
arrival time/ms
150
120
90
GNN
60
30
0
(c) Shock wave arrival time
图 16 城市区域爆炸预测结果
Fig. 16 Prediction results of explosion in urban areas
量 [32] ，研究者常采用正相三角波简化建筑外部爆 表 3 城市区域爆炸事件 GNN 模型预测性能
炸载荷，该模型通过峰值超压、冲量峰值及冲击
Table 3 Predictive performance of the GNN model for the
波到达时间等参数构建 [33] 。为验证单体建筑预 blasts in urban areas
测模型的重构能力，本文随机选取测试案例，在
ε RSE /% 计算时间/s
其迎爆面三个不同高程点利用 GNN 预测参数重 爆炸事件
峰值超压 峰值冲量 到时 OpenFOAM GNN
构 正 相 三 角 波 ， 如 图 17 所 示 。 结 果 显 示 基 于
1 2.74 6.06 0.89 1 143 0.37
GNN 的重构曲线与数值模拟高度一致，证实该
2 0.92 5.10 0.85 875 0.34
单体建筑模型可为超压时程曲线重构提供可靠
3 1.19 4.72 1.22 984 0.20
参数支撑。
4 0.74 5.32 1.48 928 0.21
借助 Prugh 等 [34] 提出的关于建筑的等毁伤
5 0.98 4.24 2.63 961 0.13
曲线公式来划分不同的毁伤等级，进而实现建筑 6 1.36 3.01 0.80 1 105 0.23
外爆场景下的初步毁伤评估：
300 Point 1 OpenFOAM 300 Point 2 OpenFOAM 160 Point 3 OpenFOAM

Overpressure/kPa 150 Overpressure/kPa 150 Overpressure/kPa 80
Point 3 250 GNN 250 GNN 140 GNN
120
Point 2 200 200 100
Point 1 100 100 60
40
50
50
(a) Positions of the target points 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 20 0 10 20 30 40 50 60
Time/ms Time/ms Time/ms
(b) Reconstructed curves of positive-phase triangular wave
图 17 超压时程曲线重构
Fig. 17 Reconstruction of the overpressure time-history curves


 (p−6.205)(i−0.517) = 3.185 12
 No damage

(p−11.721)(i−0.931) = 10.934 Partial damage
(7) 10
 (p−24.821)(i−1.827) = 45.161 Moderate damage

 Severe damage
(p−48.263)(i−3.068) = 147.367 8 Total damage
式 中 ： p 为 超 压 ， 单 位 为 kPa； i 为 冲 量 ， 单 位 为 Peak impulse/(kPa·s) 6
kPa·s。式 (7) 从上至下分别表示局部破坏、中度
损伤、重度损伤、完全损伤等毁伤等级，据此绘 4
制出毁伤曲线图如图 18 所示。 2
本节随机选取了 3 个单体建筑测试数据，并 0
10 0.5 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5
基 于 p - i 曲 线 进 行 建 筑 毁 伤 评 估 。 根 据 章 节 Peak overpressure/kPa
2.1.1 内容可知，建筑的迎爆面和地面受到的冲
图 18 峰值压力-峰值冲量曲线
击波超压较高，因此这些区域是结构毁伤的关键
Fig. 18 Curves of peak pressure vs. peak impulse

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