Page 148 - 《爆炸与冲击》2026年第10期

第 46 卷 赵小华，等： 水下接触爆炸作用下混凝土拱板的毁伤特性 第 10 期

土拉伸损伤程度越严重。可以看出，仿真结果中裂纹的分布情况与试验结果基本一致。此外，仿真结果
中，迎爆面环形破碎带最大直径为 28.2 cm，与试验结果（25.6 cm）的误差仅为 9.2%。因此，仿真模型能够
较好地再现爆炸荷载作用下混凝土拱板的毁伤模式，证明所建耦合模型具有较好的可靠性和适用性。
3.5 毁伤演化过程及损伤机理
图 10 展示了拱板在爆炸作用下的裂纹发展过程。炸药被引爆后，拱板表面在爆轰瞬间承受高压冲
击波，在拱板曲率的影响下，冲击波使得拱板迎爆面形成环状损伤带（t=0.04 ms 时）。t=0.1 ms 时，产生了
由爆心区域向四周扩展的裂纹，随着冲击波的进一步传播，环形损伤带与辐射状裂纹进一步扩展并贯穿
拱板（t=0.16 ms 时），最终在 t=1 ms 时，裂纹基本发育完全。

DAMAGE-T

(AVG: 95%)
0.853
0.782
0.711
0.640
0.569
0.498
0.426
0.355
0.284
0.213
0.142
0.071
0.04 ms 0.1 ms 0.16 ms 1 ms 0
图 10 拱板损伤演化过程图
Fig. 10 Diagrams of the evolution process of arch slab damage

在混凝土拱板中，冲击波以瞬时应力的形式传播。图 11 和图 12 分别展示了爆炸过程中应力在拱
板厚度和跨度方向上的分布情况，其中，σ 代表应力，σ 和 2 σ 分别代表拱板厚度方向（y 轴方向）和跨度
1
1
2
方向（x 轴方向）的应力分量，压应力为正值，拉应力为负值。
σ, σ 22 /MPa σ, σ 22 /MPa σ, σ 22 /MPa σ, σ 22 /MPa

43.54 53.53 7.55 15.48
39.87 48.97 6.84 14.09
36.21 44.42 6.13 12.71
32.54 39.87 5.42 11.32
28.87 35.32 4.71 9.94
21.54 30.76 4.00 8.56
25.21 26.21 3.29 7.17
14.21 21.66 2.58 5.79
17.87 17.11 1.87 4.40
6.87 12.55 1.16 3.02
10.54 8.00 0.45 1.63
3.21 3.45 −0.26 0.25
−0.46 −1.10 −0.97 −1.13

0.02 ms 0.04 ms 0.06 ms 0.08 ms

图 11 拱板厚度方向应力分布图
Fig. 11 Stress distribution of the arch slabs in the thickness direction
t=0.02 ms 时，爆炸产生的球形冲击波以压缩波的形式作用于拱板表面，超过混凝土抗压强度的压应
力将爆心处的拱板压碎，产生细小的混凝土颗粒。t=0.04 ms 时，压缩波到达拱板底部并进一步扩大作用
范围，随后，部分到达拱板底部的压缩波在自由面经过反射后变成拉伸波再次作用于拱板，形成环状拉
伸带（t=0.06 ms 时），在超过混凝土抗拉强度的拉应力作用下，混凝土开裂，逐渐发展成辐射状裂纹。

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