Page 56 - 《爆炸与冲击》2026年第8期
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第 46 卷 徐世烺，等： 超高性能混凝土板在中远距离爆炸载荷下的响应特性 第 8 期
损伤情况可知，自相关长度处于 10～20 mm 区间时，模拟预测的损伤特征，包括主裂缝与次生裂缝的分
布情况，与实际爆后靶板的损伤高度一致，充分验证了随机有限元模型的有效性。
Damage 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0
Lateral view
Back view
5 mm 10 mm 15 mm
Lateral view
Back view
20 mm 25 mm 30 mm
图 19 不同自相关长度条件下 UHPC 靶板的数值模拟结果
Fig. 19 Numerical simulation results of UHPC panels with different auto-correlation lengths
6 结 论
首先开展了中远距离爆炸试验，对 UHPC 靶板的爆前和爆后承载力进行了测试；随后，建立了 UHPC
板的确定性有限元模型、随机有限元模型和 SDOF 模型，将模拟结果与实际爆炸试验结果进行对比分
析；最后，研究了 UHPC 材料行为变异性和空间变异性对试验结果的影响。获得的主要结论如下。
(1) 中远距离爆炸下，UHPC 靶板的整体结构保持完整，呈现典型的弯曲损伤模式，背爆面损伤集中
在跨中部分。随着比例爆距的增大，UHPC 靶板的损伤程度降低，可见裂缝数量减少、宽度变窄、侧面裂
缝长度缩短，残余挠度也相应减小。UHPC 靶板在爆炸后仍具有较高的残余承载能力与变形能力。其
中，在本研究的试验条件下，比例爆距为 1.0 m/kg 1/3 的 UHPC 靶板表现出更高的残余承载能力，这一结果
可能与轻微爆炸损伤引起的材料密实化等因素有关，但鉴于样本量有限，这一现象的普遍性仍需通过更
多试验进行验证。在后续研究中将增加样本量，并进一步探讨这一现象的机理。
(2) 确定性有限元模型中的 CSC 模型能有效描述中远距离爆炸下 UHPC 的动力响应，模拟结果与试
验观测较一致。在比例爆距为 0.8 m/kg 1/3 的荷载条件下，SDOF 方法能较准确地预测 UHPC 靶板的跨中
峰值挠度；而在比例爆距为 1.0 m/kg 1/3 的荷载下，由于构件损伤较轻，未发生显著的塑性变形，SDOF 方法
对跨中峰值挠度出现一定程度的高估现象。
(3) 建立的随机有限元模型结合了高斯自相关空间随机场，计算得到的损伤分布较分散，证明了材
料强度空间分布不确定性的影响，能更好地反映材料属性的空间随机性，其模拟结果与爆炸试验结果高
度吻合，表明该方法在分析 UHPC 板的爆炸响应时具有较好的适用性，该方法有望提高爆炸响应数值分
析的精度。
(4) 随着 UHPC 材料强度的提高，跨中峰值挠度逐步下降，反映出材料强度对靶板变形的影响。强
度为 100 或 110 MPa 时，靶板背爆面的损伤呈网格状分布，与靶板底层钢筋分布情况一致，而强度为
120 MPa 以上时，钢筋约束作用减弱。当随机场自相关长度处于 10～20 mm 区间时，随机有限元模型模
拟预测的损伤特征与实际爆后靶板的损伤表现高度一致，验证了随机有限元模型在当前研究范围内具
有一定的可行性。
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