Page 153 - 《爆炸与冲击》2026年第8期

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

效率低，加载率衰减最快。PVC 透明材料的弹性模量适中，泊松比高，内部结构刚性适中，对能量的约束
能力适中，能量传递效率适中，加载率衰减适中。牛皮纸管的弹性模量低，泊松比低，内部结构柔性，对
能量的约束能力最弱，能量传递效率高，加载率衰减最慢。
PVC 透明外壳材料与纸管外壳材料相比，弹性模量与泊松比均较大，从而在靠近高能产气剂的位置
（即测点 2 和 3）展现出较高的加载率。尽管其泊松比相对较高，但其高弹性模量的优势仍然使其在能量
传递的初始阶段表现出更高的效率。在远距离处（测点 1），纸管外壳材料的加载率略高于 PVC 透明外
壳材料，这可能是因为纸管外壳材料在远距离处的能量传递效率相对较高，尽管其整体能量传递效率较
低。总体而言，PVC 透明外壳材料在破岩过程中表现出更高的能量传递效率和加载率，尤其在靠近高能
产气剂的位置，而纸管外壳材料的能量传递效率和加载率较低。

3 结 论

(1) 启动剂单独作用时，压力峰值衰减指数最小，说明压力在传播过程中的衰减速度较慢。由于没
有外壳材料的阻碍，能量能更直接地传递到周围介质，能量损失较小，压力峰值在传播过程中衰减较
慢。与含主药剂的组相比，启动剂组的压力峰值最小，升压时间最短，加载率最低，说明其能量释放较
少，传递效率较低，对孔壁的压力影响有限，主要起到引燃作用。
(2) 弹性模量对孔壁压力的影响机制为：高弹性模量材料能更有效地保持形状，减少应力波在传播
过程中的衰减。因此，PVC 白色外壳材料在靠近高能产气剂的位置能更有效地集中能量，形成更高的压
力峰值。同时，高弹性模量材料对气体膨胀波的约束能力更强，使应力波与气体膨胀波的叠加效果更显
著，进一步提高了孔壁压力。
(3) 泊松比对孔壁压力的影响机制为：泊松比较低的材料（如 PVC 白色）在受力时沿径向变形较小，
能量更多地集中在轴向，表现出更高的能量传递效率和压力峰值；泊松比较高的材料（如 PVC 透明）在受
力时沿径向变形较大，能量在径向和轴向的分布较为均匀，表现出较强的方向性和集中性；泊松比低的
材料（如牛皮纸管）能量分布较为均匀，但整体能量集中能力较弱。
(4) PVC 白色外壳材料因其高弹性模量和低泊松比，在能量传递效率和压力峰值方面表现最佳，适
用于需要高能量集中和快速传递的破岩场景；PVC 透明外壳材料表现出较强的方向性和集中性，适用于
需要定向能量传递的场景；牛皮纸管外壳材料能量分布均匀，但整体能量集中能力较弱，适用于需要均
匀能量分布的场景。

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