Page 137 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 李昊洋，等： 风致飞射物冲击下钢化玻璃破坏的边界条件效应及碎片分布量化模型 第 7 期

表 2（续）
Table 2 (Continued)

实验编号 大块碎片总质量/g 冲击物速度衰减率/% 破坏面积百分比/% 最远区域碎片总质量/g 冲击点最大主应变/10 −6
7 545.32 13.35 100 37.02 −1.81
8 0.80 16.43 0.21 0.48 −9.99
9 24.37 10.44 5.40 5.06 −5.90
10 3.99 13.81 1.54 1.94 −2.98
11 35.35 15.47 19.63 5.09 −3.96
12 875.97 8.78 100 55.94 −4.30
13 5.63 16.65 2.31 3.57 −8.38
14 135.18 20.20 100 4.02 −4.85
15 44.87 9.84 3.43 20.37 −3.35
16 107.51 13.84 100 7.51 −10.70
17 57.79 33.57 8.80 20.50 −3.21
18 25.85 12.10 3.03 5.61 −7.87

2.2 极差分析
本研究进行的正交实验为“混合型”正交实验，通过计算折算后的极差 R'来判定最终影响的大
小。折算后的极差 R'越大，说明影响因素对受分析指标的影响越大。且在正交实验极差分析时，需估计
随机误差，而随机误差可通过表 1 中的空白列得到。极差作为无量纲参数，其折算后的 R'如表 3 所示。

R ′
表 3 折算后极差
R ′
Table 3 Reduced range
玻璃尺寸
项目 冲击类型 冲击物质量 冲击速度 冲击角度 边界条件
厚度 表面边长
最大主应变 3.58 1.19 3.81 3.63 0.54 3.11 1.27
大块碎片总质量 370.78 559.73 275.52 206.78 449.8 419.04 796.64
最远区域碎片总质量 9.29 4.74 17.8 5.25 18.05 21.03 24.9
破坏面积百分比 2.07 7.43 7.59 3.72 11.87 10.32 118.92
冲击物速度衰减率 0.5 6.16 1.57 3.76 4.82 4.61 9.22

由表 3 可知，本研究分析的冲击类型等 7 种影响因素对玻璃受冲击点的最大主应变基本没有影响；
对于大块碎片总质量，7 种影响因素对其都有明显影响，且边界条件、冲击物质量、玻璃表面边长、冲击
角度、冲击类型、冲击速度和玻璃厚度对其影响程度依次降低；而最远区域的碎片质量和与冲击物速度
衰减率受 7 种影响因素的影响程度相对较低，但边界条件依然是其主要影响因素。
为确定各影响因素的最优水平，以各因素的不同水平为分组变量，分别计算大块碎片总质量、破坏
面积百分比、最远区域碎片总质量及冲击物速度衰减率四个响应指标的均值与标准差，结果见表 4。通
过比较同一因素不同水平下的均值可知：对于大块碎片总质量（表 4 第 4 列），点 vs 面冲击产生的碎片
（319.91 g）多于面 vs 面冲击（145.84 g）；随冲击角度从 90°减至 60°，大块碎片总质量先增加后减小，分别
为 57.47 g、386.46 g 和 254.69 g。对于最远区域碎片总质量（表 4 第 6 列），点 vs 面冲击的飞散量（9.82 g）
小于面 vs 面冲击（14.19 g）；随冲击角度从 90°减至 60°，最远区域碎片总质量单调递增，由 4.30 g 增至
13.47 g 再增至 19.80 g。上述结果表明，冲击类型和角度对碎片产生量和飞散距离的影响规律存在差异，
需根据其他冲击参数具体分析。对于破坏面积百分比（表 4 第 5 列）可知，除边界条件外，其余因素的影
响幅度均有限。隐框支撑时均值最小（6.64%），明框次之（9.02%），而点支撑边界条件下所有实验的破坏

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