Page 32 - 《爆炸与冲击》2026年第4期

第 46 卷 姚术健，等： 等效模拟爆炸加载试验技术研究进展 第 4 期

形橡胶作为冲击缓冲材料，利用液压驱动的高速冲击装置对钢筋混凝土板进行了冲击，研究了冲击速度和
橡胶厚度对冲击载荷的影响。总体来说，液压驱动模拟器能在一定程度上模拟爆炸荷载，但产生的载荷上
升时间较长，衰减时间较短，且整体加载时间比实际爆炸荷载短，制约了液压驱动模拟器的进一步推广。

3 结论与展望

本文概述了模拟远场爆炸荷载的等效加载试验技术研究进展，包括炸药驱动激波管、高压气体驱动
激波管、落锤冲击试验机和液压驱动模拟器等。讨论了每种技术的原理、适用范围、优缺点，并对它们
模拟爆炸载荷的准确性进行了评估，详见表 2。其中，炸药驱动激波管因炸药的高能量密度适用于高强
度爆炸模拟，但难以模拟较长的冲击波持续时间。高压气体驱动激波管因成本低、操作简便等优点被广
泛应用于中等规模爆炸模拟，但它存在技术难度高和动压模拟精度不足等缺点。落锤冲击试验机和液
压驱动模拟器提供了灵活的加载方式，可精确控制加载时间和强度。

表 2 比较各种模拟爆炸试验方法
Table 2 Comparion among various simulated explosion test methods
试验方法 优点 缺点 适用范围
模拟精度高，能够较好地复现爆炸 冲击波脉管较短，安全性要求高， 高强度爆炸模拟，研究材料在极端
炸药驱动激波管
冲击波的压力历程 成本高，污染环境 条件下的性能
高压气体驱动激 技术难度大，能量输出和脉冲持续 中等规模爆炸模拟，大量重复性模拟
安全性高，成本较低，操作简便
波管 时间调节范围有限 爆炸试验
难模拟爆炸产生的复杂多维载荷， 结构部件的冲击响应测试，如桥梁、建筑
落锤冲击试验机 操作简便，成本相对较低，重复性好
对于大尺度结构的模拟能力有限 结构等在局部冲击下的性能评估
能够精确控制加载的时间和强度， 设备成本高，技术难度大，产生的载荷 脉冲毁伤占主要原因，对爆炸波精度
液压驱动模拟器
适用于模拟复杂载荷条件 上升时间较长，衰减时间较短 要求不高环境

最近，中南大学提出了一种基于液气相变 Test specimen
Contraction
膨胀的新型模拟爆炸加载试验技术 [118] ，如图 13 Shock tube
Phase change section
所示。该技术通过二氧化碳相变装置释放的高 generator
温高压气体，经过激波管减压均压、平稳气态二
氧化碳，产生脉冲压力波。根据等效爆炸载荷的
需求调节激波管的几何尺寸、驱动段的介质物
态参数，更加准确地模拟爆炸载荷。该技术具有
结构简单、操作方便、成本较低、产生压力脉冲 Pull rod Support base
强等优点，对于模拟不同压力规模的爆炸加载试 图 13 中南大学的液气相变驱动模拟器 [118]
验具有重要意义。同时，该技术需要进一步开展 Fig. 13 Liquid-gas phase change driving simulator
的重点工作包括：优化激波管的结构设计，以适 at Central South University [118]
应更广泛的爆炸载荷模拟需求；结合实验数据和数值仿真，深入分析压力波的传播特性和作用机理；开
展多尺度、多工况下的试验验证，以全面评估技术的可靠性和稳定性。通过这些工作，该技术有望在未
来的爆炸冲击模拟领域发挥更积极的作用。
尽管现有技术在一定程度上能复现爆炸产生的冲击波，为结构和材料的抗爆设计提供了重要的试
验数据，但每种技术都有局限。未来的研究将致力于提升模拟爆炸荷载技术的精度与安全性，降低成本
和操作复杂程度；同时，开发高效的高压加载技术以适应大尺寸试件的需求，以及精确调制冲击波波形
以更好地复现真实爆炸环境。通过这些努力，模拟技术将为结构抗爆设计提供更可靠的数据支持，有效
应对安全挑战。

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