Page 186 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 李 展，等： 甲烷-空气爆燃驱动的爆炸荷载模拟装置研发Ⅰ：几何形式与结构设计 第 11 期

240

P1
200 P2
160
Overpressure/kPa 120

P1 80
700 mm 40

0
P2 700 mm −40
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Time/s
(a) Overpressure sensor distribution (b) Recorded overpressure-time histories

图 15 加载面处测点布置与实测超压时程曲线
Fig. 15 Overpressure sensor distribution and recorded overpressure-time histories

4 结 论

基于公开的大尺寸激波管试验数据和 LS-DYNA 软件，通过数值计算实现了对爆炸荷载模拟装置扩
大段和整形段几何与结构的优化设计，得到的主要结论如下。
(1) 基于 LS-DYNA 软件和 CESE 求解器，建立的爆炸波传播数值模型计算获得的超压时程曲线形
态、超压峰值及荷载到达时间等与试验结果吻合良好（关键指标误差均小于 10%），该数值模型可用于模
拟爆炸荷载模拟装置内冲击波的传播过程，为后续优化设计提供了可靠工具。
(2) 考虑加载面处超压荷载均匀性及经济性等因素，通过数值计算确定了爆炸荷载模拟装置扩大段
和整形段的几何形式与尺寸。以超压峰值和峰值到达时间的相对误差为定量评价指标，经参数分析，建
议扩大段采用上下对称形式，长度为 3 m；整形段长度可根据实际情况尽可能延长，以获得更优的荷载均
匀性。
(3) 以满足重复使用为目标，通过数值计算确定了扩大段与整形段的壁厚、环向加劲肋间距、高度和
厚度等关键结构参数。推荐的关键参数为加劲肋高度 150 mm、壁厚 30 mm、加劲肋间距 150 mm，该方
案可在峰值 0.4 MPa 爆炸荷载作用下，将结构最大应力控制在 Q355 钢材屈服强度的 30% 以内。验证试
验表明，研制爆炸荷载模拟装置产生的爆炸荷载均匀性和结构抗爆性能满足设计要求。

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