混凝土中爆炸应力波衰减规律的数值模拟研究*
2022-12-21孔祥振
爆炸与冲击 2022年12期
高 矗,孔祥振,方 秦,王 银,杨 亚
(1. 陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏 南京 210007;2. 内蒙古财经大学,内蒙古 呼和浩特 010070)
混凝土广泛用于军民用防护结构中,在抗爆设计和毁伤评估时,重点关注在武器弹药爆炸等强动载作用下混凝土的应力波传播。在炸药爆炸近区,混凝土荷载具高幅值和短持时,呈现与静载作用下显著不同的强非线性、高应变率效应和高静水压力,这使分析混凝土中爆炸应力波(以下简称为爆炸波)衰减规律面临巨大的困难和挑战[1]。
爆炸实验成本高、周期长,且混凝土中传感器埋设和高幅值应力波测试较难,现有混凝土爆炸波衰减规律的实验相对较少。Gran 等[2]测定了球形装药在WES5000 混凝土(设计抗压强度为34.5 MPa[3])靶体中爆炸时不同距离的爆炸波曲线,并对比不同类型传感器测试结果,验证了实验数据的可靠性。Mu 等[4]对不同装药埋深时混凝土中爆炸波峰值衰减规律进行了实验研究,并结合量纲分析给出了C30 混凝土爆炸波峰值的预测公式。黄家蓉等[5]测得了柱形装药在C20 砂浆中的爆炸波,并利用AUTODYN 对实验进行了数值模拟,模拟结果与实验吻合较好。然而,混凝土中爆炸波的传播衰减涉及炸药能量释放、混凝土材料与爆轰产物的相互作用、强冲击波在介质中的传播等,理论研究难以全面反映这些过程。宗国庆[6]对混凝土介质的爆炸破坏效应(如开坑破坏)进行了较系统的分析并建立了相关公式。Tu 等[7]建立了柱形装药接触爆炸时混凝土中爆炸波预测的理论模型,但模型仅基于混凝土损伤破坏实验(如震塌破坏)进行验证,有待进一步验证可靠性。……
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