爆炸载荷下泡沫混凝土动态响应及吸能特性研究

摘要

为了研究爆炸载荷冲击下厚度对于泡沫混凝土动态响应及吸能特性的影响，以不同厚度的泡沫混凝土为研究对象，利用有限元软件，开展了0.8 m/kg^1/3比例爆距下，平面尺寸300 mm×300 mm、0～30 mm泡沫混凝土厚度条件下的抗爆数值计算。随后，开展了其中0 mm、10 mm、20 mm和30 mm 4种厚度条件下的泡沫混凝土抗爆试验，验证了数值计算的准确性。通过数值计算，研究了泡沫混凝土在爆炸载荷冲击下的破坏形式及耗能机理，量化分析了泡沫混凝土吸收爆炸波能量的能力，得到了泡沫混凝土的吸能特性及背部铝合金板的变形响应随泡沫混凝土厚度变化的影响规律，推导了相应的工程计算模型。结果表明：随着厚度的增加，泡沫混凝土的破碎区尺寸逐渐减小，当厚度为30mm时，泡沫混凝土的破碎区仅占总体积的2.9%;泡沫混凝土可以有效地吸收并耗散爆炸波的能量，其吸能能力随着厚度的增加而增加，厚度为5～30 mm的泡沫混凝土分别可以吸收42.8%～91.9%的爆炸波能量；随着厚度的增大，背部铝合金板的位移响应逐渐减小，当厚度为30 mm时，铝合金背板中心的位移响应下降至23.2 mm,仅为不覆盖泡沫混凝土时的12.6%。

关键词

爆炸载荷 / 泡沫混凝土 / 抗爆试验 / 动态响应 / 吸能特性 / 工程计算模型

基金资助

国家自然科学基金资助项目(11872214)