宋克健， 龙　源， 纪　冲， 高福银， 李兴华

(解放军理工大学 野战工程学院，南京　210007)

薄壁方管结构在爆炸荷载作用下动力响应及破坏模式分析

宋克健， 龙源， 纪冲， 高福银， 李兴华

(解放军理工大学 野战工程学院，南京210007)

摘要：采用数值模拟与实验相结合的方法研究了薄壁方管结构在爆炸荷载作用下的动力响应。将壁厚3 mm、截面边长为100 mm的薄壁方管结构置于200 g TNT产生的爆炸场中进行冲击实验，实验表明当装药距离大于等于14 cm时，结构仅呈现局部凹陷变形，当装药距离为10 cm和12 cm时，结构除局部凹陷变形外，还呈现出整体变形模式，同时，方管迎爆面两侧边产生长条状破裂损伤。利用动力有限元程序LS-DYNA及流固耦合算法对薄壁方管变形及破坏过程进行数值模拟，得到了结构关键单元处压力分布、挠度时间曲线等参数。同时分析了结构宽厚比对试件动力响应的影响，结果表明迎爆面变形量随着宽厚比的减小而减小。

关键词：薄壁方管；爆炸荷载；动力响应；破坏模式

薄壁结构具有刚度大、质量轻、成本低、易于加工和优异的吸能特性等，广泛应用于化工、能源、航空航天等领域，研究其受爆炸荷载作用下的瞬态响应具有重要的军事和民用背景，也引起越来越多的学者的重视。Jones[1]对理想刚塑性薄壁结构受冲击荷载作用下的塑性变形进行了试验和理论研究；Wegener等[2]对简支薄壁方管受冲击荷载作用下的永久变形进行预测分析；Bambach[3]对铝合金方管受到爆炸冲击荷载作用下的局部和整体变形进行试验研究，并根据试验结果得到了计算变形的经验公式；……