近距空爆载荷作用下高韧钢的抗爆性能及影响因素研究OA北大核心CSTPCD

为探讨高韧钢的抗爆性能及其影响因素,结合空爆试验,对高韧钢平板和加筋板的动响应过程进行了数值模拟,并与相同厚度的高强钢进行了对比。首先,开展了高韧钢和高强钢平板的空爆试验,对比分析了2种材料平板的变形和破坏试验结果。随后,采用LS-DYNA非线性有限元程序对高韧钢平板在近距空爆载荷作用下的变形/失效过程进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比,验证了数值模拟方法的合理性。在此基础上,通过数值模拟进一步分析了高韧钢平板和加筋板结构的动态响应过程和失效机理。研究结果表明,在TNT药量为1200 g、爆距为100 mm的近距空爆载荷作用下,10 mm厚的高韧钢平板仅发生拉伸大变形,而10 mm厚的高强钢平板中部出现大破口。高韧钢平板的抗爆性能明显优于同等厚度下的高强钢平板。近距离空爆载荷作用下,高韧钢平板的主要变形模式为整体拉伸变形,而高韧钢加筋板结构的主要破坏模式为沿加筋部位的剪切破坏。随着载荷强度的增大,高韧钢加筋板结构呈现出3种不同的失效破坏模式;随着加筋高度的增大,面板沿加筋的局部剪切应力更大,高韧钢加筋板的抗爆性能反而会劣化。研究结果展示了高韧钢的抗爆优势,可为高韧钢在舰船防护结构中的潜在应用提供技术支撑。