Page 138 - 《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

面积均达到 100%（标准差为 0），这表明在本实验参数范围内，点支撑玻璃的破碎概率极高。对于冲击物
速 度 衰 减 率 （ 表 4 第 7 列 ） ， 冲 击 物 质 量 为 30 g 时 的 衰 减 率 （ 16.98%） 高 于 50 g（ 14.09%） ； 玻 璃 厚 度
8 mm 时的衰减率（16.42%）高于 6 mm（14.65%）；随玻璃表面边长从 110 mm 增至 290 mm，衰减率先升高
后降低，依次为 16.53%、16.93% 和 13.15%；随冲击角度从 90°减至 60°，衰减率同样呈现先升高后降低的
趋势，分别为 16.53%、16.85% 和 13.23%。

表 4 各影响因素各水平下 4 个响应指标的统计结果（均值±标准差）
Table 4 Statistical results (mean ± standard deviation) of the four response variables across different levels of each factor
项目 水平 样本量 大块碎片总质量/g 破坏面积百分比/% 最远区域碎片总质量/g 冲击物速度衰减率/%
点vs面 9 319.91±522.86 39.60±44.74 9.82±12.44 15.42±5.58
冲击类型
面vs面 9 145.84±276.96 38.08±46.31 14.19±16.72 15.65±7.64
30 9 101.48±173.26 36.92±46.47 11.23±13.28 16.98±7.92
冲击物质量/g
50 9 364.26±546.14 40.76±44.68 12.78±16.07 14.09±4.41
50 6 368.96±597.20 28.18±36.54 16.20±13.47 15.33±8.41
−1
冲击速度/(m·s ) 100 6 177.01±344.62 32.51±41.36 11.83±19.47 16.26±6.57
150 6 152.65±279.84 52.12±50.05 6.77±4.44 15.02±2.71
6 9 184.33±311.23 46.43±46.82 13.52±16.64 14.65±5.13
玻璃厚度/mm
8 9 281.41±514.76 31.25±43.26 10.49±10.60 16.42±7.16
110 6 57.47±52.48 39.77±44.12 4.30±2.35 16.53±6.31
玻璃表面边长/mm 200 6 230.54±314.62 37.29±44.08 13.75±13.46 16.93±7.69
290 6 410.61±641.00 40.79±48.74 17.18±18.85 13.15±4.64
90 6 57.47±52.48 39.77±44.12 4.30±2.35 16.53±6.31
冲击角度/(°) 75 6 386.46±618.84 27.12±38.98 13.47±11.86 16.85±7.78
60 6 254.69±368.66 52.03±46.34 19.80±19.87 13.23±4.37
明框 6 23.59±11.57 9.02±8.55 4.34±1.12 13.00±2.86
边界条件 隐框 6 26.00±26.75 6.64±10.21 7.78±9.20 20.25±8.44
点支撑 6 649.03±524.30 100.00±0.00 23.85±19.45 13.36±3.86

表 4 中各响应指标的标准差反映了该水平下实验数据的离散程度，可据此评估参数对结果稳定性
的影响。大块碎片总质量（第 4 列）与最远区域碎片总质量（第 6 列）的标准差数值较大且随水平变化剧
烈，表明这两个指标对多因素交互作用较为敏感，重现性相对较低。破坏面积百分比（第 5 列）的标准差
整体较小（点支撑除外），且在各因素水平间分布均匀，说明该指标具有良好的稳定性，受随机误差干扰
较小。冲击物速度衰减率（第 7 列）的标准差表现出明显的水平依赖性。隐框支撑时标准差最大（8.44），
而明框（2.86）和点支撑（3.86）较小，反映出隐框支撑下冲击物动能衰减过程的变异性更强，其稳定性受具
体实验条件影响更为显著。
通过上述分析，得出的最优水平对应的工况如表 5 所示。

表 5 最优水平对应的工况
Table 5 Optimal levels corresponding to operating conditions
玻璃尺寸/mm
最优水平 冲击类型 冲击物质量/g 冲击速度/(m·s ) 冲击角度/(°) 边界条件
−1
厚度 表面边长
大块碎片总质量最少 面vs面 30 150 6 110 90 明框
玻璃破坏面积百分比最小 面vs面 30 50 8 200 75 隐框
最远区域碎片总质量最少 点vs面 30 150 8 110 90 明框
冲击物速度衰减率最大 面vs面 30 100 8 200 75 隐框

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