Page 100 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 吴 平，等： 接触爆炸荷载作用下钢筋混凝土板细观数值模拟及应力波的传播机理 第 9 期

40

50 g TNT
100 g TNT
32 150 g TNT
300 g TNT
Internal energy/J 24

16

8

0 0.12 0.24 0.36 0.48 0.60
Time/ms
图 25 钢筋内能时程曲线
Fig. 25 Time history curves of rebar internal energy

5 结 论

采用定向布置钢筋和随机骨料算法建立了钢筋混凝土三维仿真模型，重点研究了在接触爆炸荷载
作用下细观参数对钢筋混凝土靶板动力响应及应力波传播的影响，得到以下结论。
(1) 基于钢筋混凝土各组分（骨料、砂浆和钢筋）的材料参数，通过各组分的空间分布特征所建立的
细观模型，能准确预测钢筋混凝土板在接触爆炸荷载作用下的动力响应，包括开坑尺寸、开坑深度。同
时相较于均质模型仅能模拟应力波理想球面传播的缺陷，细观模型可有效捕捉应力波与细观组分的反
射衍射交互作用，更贴合混凝土实际结构特征。
(2) 骨料的分布模式及粒径大小，影响应力波传播与能量耗散过程，从而影响混凝土迎爆面开坑和

背爆面层裂坑的大小与深度。当骨料粒径沿迎爆面至背爆面方向递减分布时，可实现应力波能量的梯
度缓冲与逐步耗散，有效抑制迎爆面开坑扩展及背爆面层裂发展。若骨料粒径呈递增分布，爆炸能量易
随粒径增大而集中，加剧表面开坑与内部层裂损伤。粒径方面，小粒径骨料因比表面积大、界面过渡区
密集，使拉伸应力波分散耗散，层裂坑呈现浅而广特征，大粒径骨料易引发应力波局域集中，层裂坑表现
为深而小形态。
(3) 在低炸药量下常规配筋对压应力峰值传递的影响小，即使是极端配筋对压应力峰值下降速率的
影响也十分有限。而在高爆炸荷载下钢筋的能量耗散效应有效抑制了靶板的碎裂进程并缓解了弯曲破
坏，从而在极端工况下提升了靶板的结构完整性与抗毁伤能力，这表明在抵御超高强度荷载时，盲目增
加配筋率对局部损伤调控的贡献较小，建议维持常规设计水平以平衡经济性与防护效率。
值得注意的是本研究仍存在一定的局限性，受限于计算成本与计算时间，模型对骨料与基体间的物
理连接进行了简化处理，未显式考虑界面过渡区，这可能对预测细观尺度下的应力演化细节产生一定

影响。

参考文献：
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