Page 125 - 《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

3 防护靶板结构材料对比及参数分析

3.1 结构及材料对靶板抗爆性能的影响
模拟 100 g 的 TNT 的接触爆炸，以对比分析靶板材料分别为混凝土（C 组）和 UHTCC（U 组）时抗爆
性能差异。同时每组均设置负泊松比（N）、正泊松比（P）和实心（S）3 种结构的靶板，以分析材料相同时
不同结构抗爆性能，结构尺寸见图 15。正泊松比结构靶板的胞元比照负泊松比设置，胞元高度、壁厚和
上下底长度相同，负泊松比胞元内凹角和正泊松比外凸角大小一致。本研究对比正、负泊松比结构时，
针对胞元排列个数、胞元上下边长、外凸或内凹的角度进行控制，因此正泊松比结构的孔隙率略大。混
凝 土 组 的 负 泊 松 比 、 正 泊 松 比 结 构 、 实 心 结 构 靶 板 分 别 命 名 为 C - N 靶 板 、 C - P 靶 板 、 C - S 靶 板 ，
UHTCC 组对应结构靶板分别命名为 U-N 靶板、U-P 靶板、U-S 靶板。

18

130

18

720
(a) Negative Poisson’s ratio slab
18

130

18
720
(b) Positive Poisson’s ratio structural slab

130

720
(c) Solid slab
图 15 三种结构靶板截面（单位：mm）
Fig. 15 Cross-section of three structural slab (unit: mm)

C 组靶板材料模型参数沿用 1.3 节，即 f c =34.08 MPa， f t =3.15 MPa， ε u =0.000 1；U 组靶板材料参数沿用
2.1 节，即 f c =35.7 MPa， f t =3.2 MPa， ε u =0.03。此外，考虑到 3D 打印 UHTCC 的纤维只能在打印层内有效
排列，层间几乎无纤维连接，在层与层之间插入内聚力模型模拟层间缺陷，模型参数取值见文献 [28]。
C 组靶板损伤结果见图 16，靶板均被完全贯穿。爆炸后的破损程度由轻到重为，C-S、C-N 和 C-P 靶板。
且 C-N 和 C-P 靶板均出现了较大缺口，破碎程度严重。U 组的 3 种结构靶板均未被炸穿，损伤云图见图 17，
靶板均在层间缺陷处断裂，但完整性保持较好，且破坏形态与面积均相近。对于混凝土材料而言，结构
密实的 C-S 靶板更能保证完整性，但只要靶板被贯穿就难以抵抗第 2 次爆炸冲击，而在相同的工况下，

U 组靶板均保持完整形态，未被贯穿，体现出优良的抗爆能力。

045101-8