Page 123 - 《爆炸与冲击》2026年第4期

第 46 卷 王千惠，等： 负泊松比防爆墙抗爆性分析 第 4 期

1.3.2 有限元模型可靠性验证
根据文献 [27] 可知，3D 打印构件由于存在薄弱界面在高应变速率下的性能明显较浇筑构件差，因
此 RHT 模型的默认应变率指数无法准确模拟 3D 打印靶板在爆炸冲击下的破坏形态。目前对于 3D 打
印材料动力放大效应的研究有限，经过试错尝试，最终调整高应变率时拉伸及压缩的动力放大系数约为
默认系数的 60%。调整后模拟结果如图 12 所示，破坏形态与试验结果一致，靶板被贯穿，沿横向中线断
开，竖向中线两侧靶板断裂。对比迎爆面的贯穿破坏范围，试验靶板横向破坏范围 D 约为 256 mm，纵向
1
破坏范围 L 约为 184 mm，而模拟试验靶板横向破坏范围 D 约为 240 mm，与场地爆炸试验结果相差约
2
1
−6.25%，纵向破坏范围 L 约为 176 mm，相差约−4.55%，误差较小。综上，本文建立的有限元模型模拟爆
2
炸冲击符合场地爆炸试验，且 RHT 材料模型能较好地模拟出混凝土的损伤情况。
Effective plastic strain

2.00
1.67
1.33
1.00
0.67
L 1
D 1 D 2 L 2
0.33
0

图 12 负泊松比结构混凝土靶板的爆炸试验与数值模拟的结果对比
Fig. 12 Comparison of the test and numerical simulation results of
the concrete slab with negative Poisson’s ratio structure

2 UHTCC 靶板接触爆炸试验的有限元验证

2.1 有限元模型的建立

沿用 1.3 节的有限元模型基本参数设置，分 表 1 靶板材料参数
别 模 拟 混 凝 土 实 心 板 和 UHTCC 实 心 板 50 g Table 1 Material parameters of slabs

TNT 接 触 爆 炸 试 验 ， 靶 板 不 配 置 钢 筋 ， 尺 寸 为 抗压强度 抗拉强度 弹性模量 密度ρ/ 极限拉
材料 泊松比 −3
5 0 0 . 0 m m × 5 0 0 . 0 m m × 8 0 . 0 m m ， 混 凝 土 和 f c /MPa f t /MPa E/GPa (kg·m ) 应变 ε u
UHTCC 材料参数见表 1。靶板放置在钢架，炸 UHTCC 35.7 3.2 17.9 0.2 2 040 0.03
混凝土 75.0 4.2 32.0 0.2 2 300 0.000 1
药放置在靶板顶部中心位置，试验装置如图 13
所示。 TNT
UHTCC 采用 K&C 模型即*MAT_CONCRETE_ Slab
D A M A G E _ R E L 3 并 联 合 状 态 方 程 * E O S _
80 mm
模型定义
TABULATED_COMPACTION；K&C
了 3 个强度面：弹性强度面 ∆σ y 、最大强度面 ∆σ m
∆σ r ：
和残余强度面

p f c
a 0m + p≥


 a 1m +a 2m p 3


∆σ m = 3(p+T) 0≤p≤ f c (4) 500 mm

 2ψ 3


 [5]
 图 13 爆炸试验装置示意图
3(p+T) p＜0
Fig. 13 Schematic diagram of the explosion test setup [5]
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