Page 151 - 《爆炸与冲击》2026年第8期
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第 46 卷              王雁冰，等： 不同外壳材料对高能产气剂孔壁压力的影响                                  第 8 期


               力峰值优势仍然明显，综合来看，PVC               白色外壳材料的整体压力峰值是最高的。PVC                     白色外壳材料的弹
               性模量在    3  种材料中最大，高弹性模量意味着材料在受力时能更好地保持形状，不易发生变形，这种特
               性  使  得  PVC  白  色  外  壳  材  料  在  破  岩  过  程  中  能  更  有  效  地  集  中  能  量  ， 从  而  获  得  更  大  的  压  力  峰  值  。  另  外  ，
               PVC  白色外壳材料的泊松比较低，进一步减缓了能量在高能产气剂径向上的分散，使能量主要集中在轴
               向，从而在测点      2  处产生更高的压力峰值。
                   PVC  透明外壳材料在测点          2  和  3  处的压力峰值高于牛皮纸管外壳材料，而在测点                   1  处纸管外壳材
               料的压力峰值高于         PVC  透明外壳材料。在靠近高能产气剂的位置（如测点                       2  和  3），PVC  透明外壳能够
               更快速地到达较高的压力峰值，而在远距离处（如测点                        1），其压力峰值相对较低。这说明               PVC  透明外壳
               材料在能量传递过程中表现出更强的方向性和集中性，但这种集中性在远距离处减弱。相比之下，纸管
               外壳材料的压力峰值在远距离处更高，说明其能量传递更加均匀，但整体能量集中能力较弱。与纸管相
               比，PVC  透明外壳的弹性模量和泊松比均高于纸管，物理性质的差异对压力波的传播和分布产生了显著
               影响。PVC    透明外壳的高弹性模量使其在破岩过程中能更有效地保持形状，从而更集中地传递能量。
               在测点   2  和  3  处，PVC  透明外壳材料的压力峰值高于纸管外壳材料，这说明                     PVC  透明外壳能更有效地将
               能量传递到靠近高能产气剂的位置。然而，在测点                       1  处，纸管外壳材料的压力峰值更高，这可能是因为
               纸管材料在远距离处的能量传递效率更高，较低的弹性模量使它在受力时更容易变形，从而更均匀地分
               布能量。PVC      透明外壳材料的泊松比较高意味着在受力时，其径向膨胀效应更明显。这种特性使得
               PVC  透明外壳在靠近高能产气剂的位置（如测点                   2  和  3）能更有效地集中能量，但在远距离处（如测点                   1）
               能量分布效率较低。纸管外壳的泊松比为                    0.29，较低的泊松比意味着纸管材料在受力时径向变形较小，
               能量主要集中在轴向，因此在远距离处（如测点                     1）能保持较高的压力峰值。这种现象符合压力波的传播
               规律，即能量在传播过程中逐渐衰减，且在不同位置的能量分布受到材料特性的影响。
                2.2.2    外壳材料对升压时间的影响
                   升压时间是指从高能产气剂开始反应到孔壁压力达到峰值的时间间隔，它是衡量破岩过程中能量
               传递效率和动态特性的重要参数，4                组试验的升
                                                                          表 6    升压时间衰减指数
               压时间衰减指数        β 如表   6  所示。从表    6  中可以
                               2
                                                                    Table 6    Attenuation index of boost time
               看出，A   组的升压时间衰减指数仅小于               C  组，但
                                                                  t 2,peak /  t 3,peak /  (t 2,peak −t 3,peak )/  升压时间衰减
               是  C  组的可信度最低，不对称指数较大会引起规                     组别                                     可信度δ
                                                                                                −1
                                                                   ms    ms     ms     系数β 2 /(ms·cm )
               律异常。启动剂在激发时会产生一个快速的压
                                                             A组   17.51  22.61  5.10       0.51      0.283
               力脉冲，这个脉冲的传播速度和均匀性直接影响
                                                              B组  22.17  25.44  3.27       0.33      0.256
               测点处的压力变化。在            A  组试验中，启动剂直
                                                              C组  20.15  25.50  5.35       0.54      0.249
               接暴露在环境中，没有外壳材料的约束，导致压
                                                             D组   24.55  28.07  3.52       0.35      0.272
               力脉冲的传播更不均匀。启动剂直接释放能量，
               导致压力脉冲快速上升和下降，使测点处的压力
                                                                   30
               变化时间差值更大。外壳材料的存在对压力脉                                                    Group A  Group B
                                                                                               Group D
                                                                                       Group C
                                                                   25
               冲  的  传  播  起  到  一  定  的  引  导  和  稳  定  作  用  。  在
               B～D  组试验中，外壳材料对高压气体的传播有                             20
               一定的约束作用，使压力脉冲的传播更均匀和稳                              Pressure rising time/ms  15
               定。3  组不同外壳材料的升压时间衰减系数从                              10
               大到小依次为：PVC        透明外壳材料、牛皮纸管、
               PVC  白色外壳材料。                                         5
                   各组升压时间变化如图           10  所示。升压时间                 0
                                                                      Measurement  Measurement  Measurement
               与测点位置密切相关：靠近高能产气剂的测点                                     point 1    point 2    point 3
               （如测点   2  和  3）通常具有较短的升压时间，而距                              图 10    各组升压时间变化
               离较远的测点（如测点          1）升压时间较长。这是                Fig. 10    Changes in the pressure increase time of each group



                                                         085201-10
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