Page 131 - 《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

爆侧为负泊松比结构的 U-N-加厚 3 损伤区域更为集中。U-N-加厚 1 靶板和 U-N-加厚 4 靶板破坏程度严
重，U-N-加厚 3 靶板破坏深度未达到实心部分。综上，U-N-加厚 2 靶板的类功能梯度板结构和将负责消
耗能量的负泊松比结构放置在迎爆面、加厚背爆面的 U-N-加厚 3 靶板均展现了优秀的抗爆炸能力。由
此可见，UHTCC 负泊松比防爆墙在设计的时候，背爆面应设计一定厚度的实心结构，或可上下层同时增
加实心层厚度，保持一定的结构刚度的同时更好利用负泊松比结构进行能量的消耗。要实现精细化设
计优化负泊松比梯度防爆墙，还需要进行更多理论及数值模拟分析。

4 结 论

本文运用数值模拟研究方法，通过参数分析，包括对比不同靶板结构（负泊松比结构、正泊松比结
构、实心结构）、靶板材料（混凝土、UHTCC）、负泊松比胞元内凹角大小、负泊松比结构位置及占总靶板
厚度等因素对靶板在接触爆炸下破坏形态及能量消耗的影响分析，得到以下主要结论。
(1) 从 材 料 抗 爆 能 力 上 看 ， 在 UHTCC 材 料 与 混 凝 土 材 料 抗 压 强 度 约 为 35 MPa， 抗 拉 强 度 约 为
3 MPa 时，混凝土靶板在爆炸荷载作用下均被贯穿，其中实心结构的破坏程度及开坑直径最小，而韧性强
的 UHTCC 靶板的抗爆炸能力整体优于混凝土靶板，3 种结构形式均保持了防护结构完整性。
(2) 从结构抗爆能力上看，靶板的背爆面超压受到靶板结构完整性和板自身变形碎裂时吸收能量的
能力两方面因素的影响。正、负泊松比结构爱保持完整性较实心板结构差，但正、负泊松比结构内部的
空腔及胞元的变形碎裂而吸收能量的能力又强于实心板结构。同时负泊松比结构相较于正泊松比结
构，在受到爆炸冲击时，独特的收缩变形机制使得靶板对吸收爆炸冲击能量的能力最优。
(3) 负泊松比胞元内凹角对结构的抗爆能力具有影响，内凹角过大时抗爆能力明显减弱，内凹角在
61°左右时抗爆性能最佳；进一步减小内凹角未见到抗爆能力的提升，并可能给打印具有明显条带宽度的
水泥基材料带来困难。
(4) 负泊松比结构厚度占靶板整体厚度过大时，结构在爆炸荷载作用下破坏严重；可上下层同时或
仅背爆面增加实心层厚度，在有效削弱爆炸冲击波、吸收能量的同时，提高结构完整性。需要进行更多
理论及数值模拟分析，以实现精细化设计优化负泊松比梯度防爆墙。

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