Page 89 - 《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

遇粗骨料表面时，因波阻抗不匹配产生反射与衍射效应，部分波体绕开骨料通过砂浆间隙传播，导致应
力场呈现非连续分布。这种非均匀传播模式更贴近混凝土的实际细观结构特征，验证了细观模型在捕
捉材料非均质性对爆炸响应影响方面的有效性。

Effective
z-stress/MPa plastic strain
4.0 2.0
1.6 1.8
−0.8 1.6
−3.2 1.4
−5.6 1.2
−8.0 1.0
−10.4 0.8
−12.8 0.6
−15.2 0.4
−17.6 0.2
−20.0 0
(a) Homogeneous model (b) Mesoscopic model (c) Aggregate damage
图 12 均质模型和细观模型混凝土靶内的应力波传播及骨料损伤对比
Fig. 12 Stress wave propagation obtained by the homogeneous model and mesoscopic models,
respectively, and aggregate damage in the concrete slab

4 细观参数对混凝土靶板接触爆炸响应及应力波传播的影响

4.1 骨料分布与粒径
针对不同骨料粒径与骨料分布对混凝土靶板抗爆性能的影响进行研究，设计了不同骨料参数的细
观模型，均采用 100 mm 厚钢筋混凝土靶板开展 50 g TNT 接触爆炸数值模拟，靶板统一进行配筋，钢筋
布置与图 1 钢筋布置相同。具体靶板细观模型如图 13 所示，具体靶板布置见表 7，通过对比不同模型的
响应差异，明晰骨料参数对抗爆性能的作用规律。

(a) MA-1 (b) MA-2

(c) MB-1 (d) MB-2 (e) MB-3
图 13 不同骨料分布和粒径的靶板有限元模型
Fig. 13 Finite element models for slabs with different aggregate distributions and particle sizes

相较于均质混凝土模型，细观模型因包含随机分布的骨料，在爆炸荷载作用下，靶板局部损伤区域
会呈现不规则形态。为明确骨料分布及粒径对混凝土抗爆性能的影响规律，选取迎爆面开坑面积、背爆
面层裂坑面积、迎爆面开坑深度和背爆面层裂坑深度作为量化指标，开坑面积的测量采用图像分析法，

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