Page 165 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 李天宇，等： 典型爆炸冲击载荷下T800碳纤维层合板的损伤特性 第 3 期

图 10 各靶板迎爆面形貌
Fig. 10 Surface of each target plate upon impact

从迎爆面断裂带处清晰可见机体开裂、纤维拔出等损伤。分析损伤机理认为，迎爆面受到冲击波高
压后，层间机体产生压应力而开裂。与其紧密结合的碳纤维丝由于应变极限较低，随着机体的开裂而同
样发生压裂或拔出，最终形成了断裂带。
背爆界面形貌分析表明，3 组靶板试样的背面表面均保持结构完整，仅边缘处偶有断裂带传播至边
界导致轻微的纤维丝拔出现象，可见 T800/3200 CFRP 层合板抗爆性能较为优异，可有效阻隔冲击波对背
爆侧物体的毁伤。
对靶板表观的脱层失效情况进行观察，发现 3 块靶板的断裂带处均有一定的脱层现象，其中，1 号靶
板在断裂带附近完全脱层，2 号靶板在断裂带附
表 8 参考试验 [31] 设置与测量结果
近约 2/3 厚度范围内出现脱层，3 号靶板仅在迎
Table 8 Setup and results of reference experiment [31]
爆面附近有轻微脱层。分析损伤机理，认为脱层
参考试验编号 装药量/g 爆距/mm 最大挠度/mm
原因主要有 2 点：一是冲击波施加的弯矩导致层
合板产生黏合方向的层间剪应力，使得层合板失 A1 60 175 完全破坏
效脱层；二是背爆面的反射波与入射波共同作用 A2 60 175 64.61
A3 60 240 48.24
产生拉伸波，在铺层间引发脱层。
A4 60 175 63.58
在 400 mm 的尺度下，3 块板的挠度均未超
A5 60 300 45.45
过其 2%。与文献中 [31] 的 2024-T3 航空铝板冲
B1 80 175 73.74
击载荷试验进行比较，以量化其抗爆性能。
B2 80 240 56.87
文献 [31] 采用的铝板为圆固支，厚度 2 mm，
B3 80 175 完全破坏
直径 300 mm。文献设置的装药量、爆距与试验
B4 80 300 43.69
结果如表 8 所示。
B5 80 300 35.09
冲击后靶板形貌如图 11 [31] 所示。
从图 11 可知，每一块靶板均严重塑性变形，构件结构基本完全破坏。由于试验条件不同，要直观对
比 2024-T3 航空铝板与 T800/3200 CFRP 层合板的抗爆性能，首先需要在保持峰值超压不变的情况下，等
效统一两者的试验几何条件，如边界条件、厚度等。通过这种方式，可以获得 2024-T3 航空铝材料在相
同试验条件与峰值超压下的等效最大挠度，进而直观比较两种材料的抗爆能力。
首先根据试验条件，通过爆炸相似律等效，根据 Henrych 峰值超压计算公式 [32] 得到参考试验的理论
峰值超压（单位 MPa）：
1.379 0.543 0.035 0.000 6

1/3
 + − + 0.05 m/kg ≤¯r≤0.3 m/kg 1/3

 2 3 4
 ¯ r ¯ r ¯ r ¯ r


 0.607 0.032 0.209
1/3
∆p + = − + 0.3 m/kg ≤¯r≤1 m/kg 1/3 (2)
 ¯ r ¯ r 2 ¯ r 3



 0.065 0.397 0.322

1/3
 + + 1 m/kg ≤¯r≤10 m/kg 1/3
¯ r ¯ r 2 ¯ r 3
033302-11