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2026, 46(11): 111001.
doi: 10.11883/bzycj-2026-0132
摘要:
为了给动高压声速精准测量寻求理想的高阻抗窗口材料，在64～198 GPa压力范围内，结合动高压实验和量子分子动力学模拟，系统研究了氟化铅（PbF2）单晶的Hugoniot状态方程、声速，理论模拟结果与实验测试数据高度吻合。研究发现，PbF2在冲击压力约为89.6 GPa时转变为液态金属，该金属化特征可实现冲击波阵面对激光信号的有效反射，依托高精度激光测速装置，可精准捕获冲击波传播速度和稀疏波追赶冲击波的时间特征参数，为极端高压下各类材料的精准声速测试提供了关键技术支撑。高压下PbF2兼具高阻抗、高压相结构稳定性、压力诱导金属化等多重优异特性，满足高阻抗标准窗口的核心要求。
为了给动高压声速精准测量寻求理想的高阻抗窗口材料，在64～198 GPa压力范围内，结合动高压实验和量子分子动力学模拟，系统研究了氟化铅（PbF2）单晶的Hugoniot状态方程、声速，理论模拟结果与实验测试数据高度吻合。研究发现，PbF2在冲击压力约为89.6 GPa时转变为液态金属，该金属化特征可实现冲击波阵面对激光信号的有效反射，依托高精度激光测速装置，可精准捕获冲击波传播速度和稀疏波追赶冲击波的时间特征参数，为极端高压下各类材料的精准声速测试提供了关键技术支撑。高压下PbF2兼具高阻抗、高压相结构稳定性、压力诱导金属化等多重优异特性，满足高阻抗标准窗口的核心要求。
2026, 46(11): 111501.
doi: 10.11883/bzycj-2026-0030
摘要:
为揭示低气压环境下爆炸冲击波作用于人体头颈时的运动学响应规律，采用集成超压传感器、加速度传感器、角速度传感器及六轴载荷传感器的高仿真物理假人模型，依托激波管测试系统，在4种不同环境气压下依次开展了3种不同冲击波强度实验。结果表明：在54~101 kPa 的环境压力条件下，自由场冲击波峰值超压随环境气压的降低整体呈下降趋势（相较于101 kPa气压环境，气压环境为54 kPa时峰值超压下降约16.03%），头部各测点的峰值超压在低气压区间也呈下降趋势。同时，头部质心x、z向加速度峰值与颈部x、z向力峰值整体随环境压力的降低呈递减趋势，而头部质心y方向角速度峰值和颈部y方向扭矩峰值整体随环境压力的降低呈递增趋势，表明在本研究工况下，低气压环境对头颈系统平动与转动响应的影响呈相反变化趋势。研究发现：基于常温常压条件建立的损伤量化评估方法在高原（低气压）环境下存在适用性偏差，其原因在于高原（低气压）环境可改变人体生理机能（如低氧、低温降低组织耐受性），相同冲击波加载工况下伤情往往较平原更重，该方法需在低气压工况下进行校准与验证。
为揭示低气压环境下爆炸冲击波作用于人体头颈时的运动学响应规律，采用集成超压传感器、加速度传感器、角速度传感器及六轴载荷传感器的高仿真物理假人模型，依托激波管测试系统，在4种不同环境气压下依次开展了3种不同冲击波强度实验。结果表明：在54~101 kPa 的环境压力条件下，自由场冲击波峰值超压随环境气压的降低整体呈下降趋势（相较于101 kPa气压环境，气压环境为54 kPa时峰值超压下降约16.03%），头部各测点的峰值超压在低气压区间也呈下降趋势。同时，头部质心x、z向加速度峰值与颈部x、z向力峰值整体随环境压力的降低呈递减趋势，而头部质心y方向角速度峰值和颈部y方向扭矩峰值整体随环境压力的降低呈递增趋势，表明在本研究工况下，低气压环境对头颈系统平动与转动响应的影响呈相反变化趋势。研究发现：基于常温常压条件建立的损伤量化评估方法在高原（低气压）环境下存在适用性偏差，其原因在于高原（低气压）环境可改变人体生理机能（如低氧、低温降低组织耐受性），相同冲击波加载工况下伤情往往较平原更重，该方法需在低气压工况下进行校准与验证。
2026, 46(11): 111502.
doi: 10.11883/bzycj-2026-0027
摘要:
为探索爆破振动作用下人体动态响应的量化评价方法，在严格安全控制条件下开展单受试者原位爆破试验，结合数字图像相关技术与心电变化同步测量系统，分析不同强度爆破振动作用下人体结构体表动态响应特征，并建立了本试验条件下考虑身高影响的人体分区（腰部以下、腰部以上）峰值振动速度拟合关系；鉴于原位爆破试验的安全性制约，进一步借助室内振动台试验，基于心率变异性评价指标的对比分析，论证振动台模拟爆破振动开展人体感知试验的可行性。研究结果表明：人体垂直振动速度显著高于水平振动速度，垂直方向为主振方向；垂直方向振动速度则呈现“腰部以下衰减、腰部以上放大”的特征，与地表振动速度相比，腰部以下区域衰减率为55.7%～65.9%，腰部以上区域振动速度放大1.25～1.74倍；水平向振动速度自脚部至头部呈衰减趋势，衰减率达52.6%～60%；原位试验与振动台试验所获心率变异性指标误差小于10%，证实了采用振动台模拟爆破振动研究人体感知的可行性。
为探索爆破振动作用下人体动态响应的量化评价方法，在严格安全控制条件下开展单受试者原位爆破试验，结合数字图像相关技术与心电变化同步测量系统，分析不同强度爆破振动作用下人体结构体表动态响应特征，并建立了本试验条件下考虑身高影响的人体分区（腰部以下、腰部以上）峰值振动速度拟合关系；鉴于原位爆破试验的安全性制约，进一步借助室内振动台试验，基于心率变异性评价指标的对比分析，论证振动台模拟爆破振动开展人体感知试验的可行性。研究结果表明：人体垂直振动速度显著高于水平振动速度，垂直方向为主振方向；垂直方向振动速度则呈现“腰部以下衰减、腰部以上放大”的特征，与地表振动速度相比，腰部以下区域衰减率为55.7%～65.9%，腰部以上区域振动速度放大1.25～1.74倍；水平向振动速度自脚部至头部呈衰减趋势，衰减率达52.6%～60%；原位试验与振动台试验所获心率变异性指标误差小于10%，证实了采用振动台模拟爆破振动研究人体感知的可行性。
2026, 46(11): 111503.
doi: 10.11883/bzycj-2025-0383
摘要:
城市爆炸载荷快速预测对于防灾设计、应急救援及灾后重建具有重要意义。针对现有基于深度学习的预测模型依赖大量高质量样本、建模成本高且样本利用率低的问题，提出一种基于贝叶斯深度主动学习（Bayesian deep active learning, BDAL）的三维城市建筑群爆炸载荷快速预测方法。研究在三维空间构建规则化城市建筑群，设定包含能量源当量、起爆距离、建筑尺寸及街道特征的七维参数空间，采用全因子实验设计系统生成参数组合，并利用blastFoam软件开展三维数值模拟，获取关键位置超压峰值数据。基于贝叶斯推断实现模型参数的概率化建模，结合主动采样策略量化预测不确定性并优化样本选择，从而提升样本利用效率。测试结果显示，在780组未经训练的样本上，该方法的平均绝对百分比误差为13.1%，预测区间覆盖真实值的概率为85.9%，单点预测响应时间小于20 ms，仅需约50%的标注数据即可达到与全样本训练的被动式深度学习模型相近的精度。结果表明，该方法可在典型规则化三维城市环境中实现高效、低成本的爆炸载荷预测，具有在防灾减灾领域应用的潜力。
城市爆炸载荷快速预测对于防灾设计、应急救援及灾后重建具有重要意义。针对现有基于深度学习的预测模型依赖大量高质量样本、建模成本高且样本利用率低的问题，提出一种基于贝叶斯深度主动学习（Bayesian deep active learning, BDAL）的三维城市建筑群爆炸载荷快速预测方法。研究在三维空间构建规则化城市建筑群，设定包含能量源当量、起爆距离、建筑尺寸及街道特征的七维参数空间，采用全因子实验设计系统生成参数组合，并利用blastFoam软件开展三维数值模拟，获取关键位置超压峰值数据。基于贝叶斯推断实现模型参数的概率化建模，结合主动采样策略量化预测不确定性并优化样本选择，从而提升样本利用效率。测试结果显示，在780组未经训练的样本上，该方法的平均绝对百分比误差为13.1%，预测区间覆盖真实值的概率为85.9%，单点预测响应时间小于20 ms，仅需约50%的标注数据即可达到与全样本训练的被动式深度学习模型相近的精度。结果表明，该方法可在典型规则化三维城市环境中实现高效、低成本的爆炸载荷预测，具有在防灾减灾领域应用的潜力。
2026, 46(11): 111504.
doi: 10.11883/bzycj-2025-0409
摘要:
为了快速且准确地评估爆炸作用下钢筋混凝土（reinforced concrete, RC）柱的损伤状态，提出了一种基于机器学习（machine learning, ML）的数据驱动模型，用于预测爆炸荷载作用下RC柱的损伤指标。为训练该模型，构建了一个包含3133 个样本的综合数据库，融合了259个文献数据样本和2874 个数值模拟补充数据样本。该数据集不仅包含了RC箍筋均匀分布柱，还包含了符合抗震设计要求的RC箍筋加密柱。选用11个关键参数作为输入特征，并将RC柱的损伤指数作为输出特征。利用6个ML模型对爆炸荷载作用下RC柱的损伤指标进行预测，并采用4项回归评价指标对6种模型的预测精度进行对比分析。结果表明，表格先验数据拟合网络（tabular prior-data fitted network, TabPFN）展现出最优的预测精度和泛化能力，其在测试集上的决定系数高达0.989，平均绝对误差和均方根误差仅分别为0.018和0.030。进一步利用SHAP (Shapley additive explanations)方法对TabPFN模型进行可解释性分析。分析表明，炸药质量、爆炸距离及柱截面深度是主导RC柱损伤程度的关键特征。值得注意的是，体积配箍率在提升RC柱抗爆性能方面的贡献度显著优于纵筋配筋率。最后，通过与独立有限元模拟工况的对比分析，表明TabPFN模型能够较好地拟合数值计算结果，作为代理模型在未见工况下具备良好的预测稳定性。在计算效能方面，该模型的单次损伤预测耗时仅约0.5 s，较传统数值模拟方法的计算效率提升了近4个数量级。
为了快速且准确地评估爆炸作用下钢筋混凝土（reinforced concrete, RC）柱的损伤状态，提出了一种基于机器学习（machine learning, ML）的数据驱动模型，用于预测爆炸荷载作用下RC柱的损伤指标。为训练该模型，构建了一个包含
2026, 46(11): 113301.
doi: 10.11883/bzycj-2026-0002
摘要:
为深入分析弹体贯穿混凝土靶的破坏效应及其对侵彻过程的影响，开展了系统性理论研究工作。基于弹体正贯穿混凝土靶的崩落破坏现象，建立了崩落效应模型，并结合开坑效应模型与靶体阻力函数，构建了综合考虑开坑效应和崩落效应的侵彻理论模型，进而分析了靶厚、撞击速度对侵彻过程及靶体破坏参数的影响规律。研究结果表明：随着混凝土厚度减小或撞击速度增大，崩落效应对侵彻阻力及剩余速度的影响程度减弱，崩落阶段飞溅区占比增大，飞溅效应成为影响崩落阶段阻力的主导因素；当靶厚大于4.5倍弹径时，崩落效应对靶后剩余速度的影响超过10%，不可忽略；开坑深度随厚度增大先线性增加（厚度小于等于4倍弹径）后趋于稳定，崩落深度随厚度增大先线性增加（厚度小于等于6.9倍弹径）后线性减小；在线性增大阶段，开坑深度与崩落深度均约为靶厚的一半；与薄靶相比，撞击速度变化对厚靶的开坑深度与崩落深度影响更为显著。所建模型能有效表征混凝土靶的破坏效应，可为混凝土靶侵彻分析与防护设计提供理论依据。
为深入分析弹体贯穿混凝土靶的破坏效应及其对侵彻过程的影响，开展了系统性理论研究工作。基于弹体正贯穿混凝土靶的崩落破坏现象，建立了崩落效应模型，并结合开坑效应模型与靶体阻力函数，构建了综合考虑开坑效应和崩落效应的侵彻理论模型，进而分析了靶厚、撞击速度对侵彻过程及靶体破坏参数的影响规律。研究结果表明：随着混凝土厚度减小或撞击速度增大，崩落效应对侵彻阻力及剩余速度的影响程度减弱，崩落阶段飞溅区占比增大，飞溅效应成为影响崩落阶段阻力的主导因素；当靶厚大于4.5倍弹径时，崩落效应对靶后剩余速度的影响超过10%，不可忽略；开坑深度随厚度增大先线性增加（厚度小于等于4倍弹径）后趋于稳定，崩落深度随厚度增大先线性增加（厚度小于等于6.9倍弹径）后线性减小；在线性增大阶段，开坑深度与崩落深度均约为靶厚的一半；与薄靶相比，撞击速度变化对厚靶的开坑深度与崩落深度影响更为显著。所建模型能有效表征混凝土靶的破坏效应，可为混凝土靶侵彻分析与防护设计提供理论依据。
2026, 46(11): 113401.
doi: 10.11883/bzycj-2025-0312
摘要:
弹体高速入水过程中会发生空化现象形成空泡，引起流场变化，进一步影响弹体运动稳定性。针对不同头部锥角双锥段弹体穿越自由液面后的流场变化影响特性展开研究，基于电磁发射装置进行弹体高速入水试验，采用重叠网格技术和流体域体积（volume of fluid，VOF）多相流模型建立弹体高速入水数值模型并展开计算，通过试验验证了数值模型的有效性，获取了不同头型弹体垂直入水后的流场变化特性。研究发现：双锥段弹体垂直入水后，空泡对称发展，空泡面闭合后，总长度增大，最大宽度逐渐减小；随着弹体空化器头部锥角的增大，弹体入水初期空泡闭合、表面沾湿的位置向尾部靠近，空泡轮廓越宽，入水瞬间和水中运动时的阻力也越大，速度衰减越快，空泡发生面闭合的时间越迟，水中运动同一时刻，弹体尾空泡的长度越长，水域内涡结构的长度越短。
弹体高速入水过程中会发生空化现象形成空泡，引起流场变化，进一步影响弹体运动稳定性。针对不同头部锥角双锥段弹体穿越自由液面后的流场变化影响特性展开研究，基于电磁发射装置进行弹体高速入水试验，采用重叠网格技术和流体域体积（volume of fluid，VOF）多相流模型建立弹体高速入水数值模型并展开计算，通过试验验证了数值模型的有效性，获取了不同头型弹体垂直入水后的流场变化特性。研究发现：双锥段弹体垂直入水后，空泡对称发展，空泡面闭合后，总长度增大，最大宽度逐渐减小；随着弹体空化器头部锥角的增大，弹体入水初期空泡闭合、表面沾湿的位置向尾部靠近，空泡轮廓越宽，入水瞬间和水中运动时的阻力也越大，速度衰减越快，空泡发生面闭合的时间越迟，水中运动同一时刻，弹体尾空泡的长度越长，水域内涡结构的长度越短。
2026, 46(11): 113901.
doi: 10.11883/bzycj-2026-0022
摘要:
电流互感器作为电力系统核心关键设施，长期服役于多物理场耦合环境中，其内部绝缘结构易在局部强电场作用下被击穿，引发油中电弧放电使绝缘油发生裂解并急剧膨胀，导致设备内部压力迅速升高，若压力无法及时释放，易诱发燃爆事故，因此，泄压装置在燃爆工况下的及时响应能力直接决定电流互感器的运行安全性。本文针对LVB-220型电流互感器的膨胀器-爆破片泄压装置，系统开展燃爆冲击载荷下的动态力学行为及失效机理研究。基于等效氢-空气预混气爆炸试验，重点分析压力波与火焰传播的时序特性、膨胀器波纹的变形规律及爆破片动态开启模式；结合ANSYS/LS-DYNA显式动力学仿真，采用Johnson-Cook动态本构模型，对试验中难以直接观测的力学响应全过程进行解析。研究结果表明，在燃爆初期，压力波先于火焰前锋抵达泄压口并触发爆破片开启；在高应变率作用下，爆破片的实际开启压力（0.72 MPa）高于静态标定值（0.2 MPa）。膨胀器变形呈现两端大、中部小的特征，反映出以低阶弯曲模态为主导的吸能机制；爆破片破裂过程中出现的非对称翻卷与应力波反射及高速泄流诱导的流固耦合作用密切相关。数值仿真与试验结果在关键动力学响应方面具有良好的一致性。本文提出的试验-仿真协同研究方法，可为互感器防爆结构的设计优化提供理论支撑与工程技术指导。
电流互感器作为电力系统核心关键设施，长期服役于多物理场耦合环境中，其内部绝缘结构易在局部强电场作用下被击穿，引发油中电弧放电使绝缘油发生裂解并急剧膨胀，导致设备内部压力迅速升高，若压力无法及时释放，易诱发燃爆事故，因此，泄压装置在燃爆工况下的及时响应能力直接决定电流互感器的运行安全性。本文针对LVB-220型电流互感器的膨胀器-爆破片泄压装置，系统开展燃爆冲击载荷下的动态力学行为及失效机理研究。基于等效氢-空气预混气爆炸试验，重点分析压力波与火焰传播的时序特性、膨胀器波纹的变形规律及爆破片动态开启模式；结合ANSYS/LS-DYNA显式动力学仿真，采用Johnson-Cook动态本构模型，对试验中难以直接观测的力学响应全过程进行解析。研究结果表明，在燃爆初期，压力波先于火焰前锋抵达泄压口并触发爆破片开启；在高应变率作用下，爆破片的实际开启压力（0.72 MPa）高于静态标定值（0.2 MPa）。膨胀器变形呈现两端大、中部小的特征，反映出以低阶弯曲模态为主导的吸能机制；爆破片破裂过程中出现的非对称翻卷与应力波反射及高速泄流诱导的流固耦合作用密切相关。数值仿真与试验结果在关键动力学响应方面具有良好的一致性。本文提出的试验-仿真协同研究方法，可为互感器防爆结构的设计优化提供理论支撑与工程技术指导。
2026, 46(11): 113902.
doi: 10.11883/bzycj-2025-0348
摘要:
为有效控制跨海工程中爆破开挖对基岩的损伤，研究了水下钻孔爆破中孔底复合垫层装药结构的损伤控制效果。结合某跨海大桥嵌入式沉井爆破开挖工程实例，通过现场取样和水下爆炸模型试验，利用压电陶瓷检测系统定量分析了孔底复合垫层中不同波阻抗铁砂混凝土对岩样损伤的影响；基于实测压电信号，运用小波包分析方法计算了炮孔轴向损伤因子；并结合分形维数与损伤理论，对不同工况下岩样顶部裂纹的扩展行为进行了量化评估。结果表明：孔底复合垫层能有效抑制岩样宏观裂纹扩展，减少顶部裂纹数量，并降低裂纹的轴向扩展深度。对岩样轴向损伤的分析表明：随着波阻抗的提高，炮孔区（0～12 cm）轴向损伤因子最大降幅约为10.70%；基岩底部测点损伤因子降幅高达90%以上。水下钻孔爆破中采用孔底复合垫层装药结构可显著减轻基岩的爆破损伤，通过调节铁砂混凝土波阻抗可实现对岩样轴向损伤的有效控制。
为有效控制跨海工程中爆破开挖对基岩的损伤，研究了水下钻孔爆破中孔底复合垫层装药结构的损伤控制效果。结合某跨海大桥嵌入式沉井爆破开挖工程实例，通过现场取样和水下爆炸模型试验，利用压电陶瓷检测系统定量分析了孔底复合垫层中不同波阻抗铁砂混凝土对岩样损伤的影响；基于实测压电信号，运用小波包分析方法计算了炮孔轴向损伤因子；并结合分形维数与损伤理论，对不同工况下岩样顶部裂纹的扩展行为进行了量化评估。结果表明：孔底复合垫层能有效抑制岩样宏观裂纹扩展，减少顶部裂纹数量，并降低裂纹的轴向扩展深度。对岩样轴向损伤的分析表明：随着波阻抗的提高，炮孔区（0～12 cm）轴向损伤因子最大降幅约为10.70%；基岩底部测点损伤因子降幅高达90%以上。水下钻孔爆破中采用孔底复合垫层装药结构可显著减轻基岩的爆破损伤，通过调节铁砂混凝土波阻抗可实现对岩样轴向损伤的有效控制。
2026, 46(11): 113903.
doi: 10.11883/bzycj-2025-0419
摘要:
针对当前以橡皮弹为代表的传统防暴动能弹在应用过程中致伤致死概率较高的问题，为提高防暴动能弹的使用安全性，基于现有非致命武器发射载具，设计了一款兼具壳体可靠破碎和粉体分散释能特点的新型低动能易碎弹。通过对假人靶标和明胶靶标的射击试验，得到了在易碎动能弹钝击下2种靶标的冲击动力响应。假人靶标试验中，该易碎动能弹破碎可靠，动能缓释效果明显。计算得到的假人不同部位损伤评估指标均在安全阈值内，与橡皮弹钝击试验结果的对比显示，该易碎动能弹在保证致痛性能的同时安全性明显高于橡皮弹。明胶靶标射击试验中，在相同质量及着靶速度下，易碎动能弹和橡胶弹在明胶内部传感器产生的压强峰值相差约一个量级。试验结果表明，新型低动能易碎弹通过弹丸壳体破碎和弹丸内部填充粉体飞散，可有效衰减弹丸冲击压力峰值，大幅降低动能弹致伤威力，可为提高防暴动能弹药使用安全性提供技术支撑。
针对当前以橡皮弹为代表的传统防暴动能弹在应用过程中致伤致死概率较高的问题，为提高防暴动能弹的使用安全性，基于现有非致命武器发射载具，设计了一款兼具壳体可靠破碎和粉体分散释能特点的新型低动能易碎弹。通过对假人靶标和明胶靶标的射击试验，得到了在易碎动能弹钝击下2种靶标的冲击动力响应。假人靶标试验中，该易碎动能弹破碎可靠，动能缓释效果明显。计算得到的假人不同部位损伤评估指标均在安全阈值内，与橡皮弹钝击试验结果的对比显示，该易碎动能弹在保证致痛性能的同时安全性明显高于橡皮弹。明胶靶标射击试验中，在相同质量及着靶速度下，易碎动能弹和橡胶弹在明胶内部传感器产生的压强峰值相差约一个量级。试验结果表明，新型低动能易碎弹通过弹丸壳体破碎和弹丸内部填充粉体飞散，可有效衰减弹丸冲击压力峰值，大幅降低动能弹致伤威力，可为提高防暴动能弹药使用安全性提供技术支撑。
2026, 46(11): 114901.
doi: 10.11883/bzycj-2025-0401
摘要:
耦合系数与填塞系数广泛应用于地下爆炸地冲击大小预测及爆炸破坏范围评估，随着埋深增加，爆炸地冲击耦合机制发生变化，不同耦合系数呈现不同演化规律。系统总结了地下爆炸耦合系数和填塞系数的试验与理论研究成果，介绍了常用耦合系数类型及换算关系，分析了现有试验中不同耦合系数及不同介质中耦合系数随埋深的变化规律，讨论了耦合系数计算方法及临界埋深确定方法，对比了不同介质中的等效当量系数和填塞系数，并对目前研究中尚待解决的问题和下一步的研究方向进行了展望。
耦合系数与填塞系数广泛应用于地下爆炸地冲击大小预测及爆炸破坏范围评估，随着埋深增加，爆炸地冲击耦合机制发生变化，不同耦合系数呈现不同演化规律。系统总结了地下爆炸耦合系数和填塞系数的试验与理论研究成果，介绍了常用耦合系数类型及换算关系，分析了现有试验中不同耦合系数及不同介质中耦合系数随埋深的变化规律，讨论了耦合系数计算方法及临界埋深确定方法，对比了不同介质中的等效当量系数和填塞系数，并对目前研究中尚待解决的问题和下一步的研究方向进行了展望。
2026, 46(11): 115401.
doi: 10.11883/bzycj-2025-0342
摘要:
如何高效地实现对试件的平面波加载，是爆炸荷载模拟装置设计的核心技术问题之一。为了研发安全、经济、可重复使用的爆炸荷载模拟装置，基于现有试验装置、大尺寸激波管试验数据和LS-DYNA软件，建立了装置内爆炸波传播的数值模型，提出了加载面处超压荷载均匀性的定量评估方法，数值计算分析了扩大段形状、长度及整形段长度等参数对加载面超压荷载分布均匀性的影响；对扩大段和整形段的壁厚、环向加劲肋间距、高度等关键结构参数进行了数值优化，实现了激波管扩大段与整形段几何与结构的优化设计；开展了爆炸荷载模拟装置的验证试验。研究结果表明：建立的爆炸波传播数值模型能够准确模拟冲击波的演化过程，计算结果与试验数据吻合良好；基于超压峰值和峰值到达时间误差等指标，实现了对加载面超压荷载均匀性的定量评价；在兼顾经济性的前提下，研发的爆炸荷载模拟装置扩大段采用上下对称的形式，长度为3 m，整形段长度可根据实际投入尽可能延长；以多次重复使用为目标，经数值计算确定扩大段和整形段壁厚为30 mm，环向加劲肋高度和间距均为150 mm。设计方案的有效性通过了试验验证，产生的爆炸荷载及结构抗爆性能均符合要求，研发的装置可用于结构构件的抗爆试验。
如何高效地实现对试件的平面波加载，是爆炸荷载模拟装置设计的核心技术问题之一。为了研发安全、经济、可重复使用的爆炸荷载模拟装置，基于现有试验装置、大尺寸激波管试验数据和LS-DYNA软件，建立了装置内爆炸波传播的数值模型，提出了加载面处超压荷载均匀性的定量评估方法，数值计算分析了扩大段形状、长度及整形段长度等参数对加载面超压荷载分布均匀性的影响；对扩大段和整形段的壁厚、环向加劲肋间距、高度等关键结构参数进行了数值优化，实现了激波管扩大段与整形段几何与结构的优化设计；开展了爆炸荷载模拟装置的验证试验。研究结果表明：建立的爆炸波传播数值模型能够准确模拟冲击波的演化过程，计算结果与试验数据吻合良好；基于超压峰值和峰值到达时间误差等指标，实现了对加载面超压荷载均匀性的定量评价；在兼顾经济性的前提下，研发的爆炸荷载模拟装置扩大段采用上下对称的形式，长度为3 m，整形段长度可根据实际投入尽可能延长；以多次重复使用为目标，经数值计算确定扩大段和整形段壁厚为30 mm，环向加劲肋高度和间距均为150 mm。设计方案的有效性通过了试验验证，产生的爆炸荷载及结构抗爆性能均符合要求，研发的装置可用于结构构件的抗爆试验。
2026, 46(11): 115402.
doi: 10.11883/bzycj-2025-0355
摘要:
针对传统爆炸荷载模拟装置危险性高、成本较高、模拟荷载种类受限等问题，基于已有试验装置，研发安全、经济、适用于原型或大比例尺试验的甲烷-空气爆燃驱动爆炸荷载模拟装置。采用CFD软件OpenFOAM建立大尺寸管道内甲烷-空气爆燃数值计算模型，并通过试验数据验证其有效性；数值模拟分析了气云长度、泄爆条件和障碍物布置等参数对超压荷载特性的影响，揭示了装置内爆炸波传播与火焰演化机制，确定了优化的加载技术方案。研究表明，建立的数值模型可合理预测大尺寸管道内甲烷-空气爆燃的超压-时程和空间分布；增大气云长度、合理设置近点火点的障碍物可显著增强装置内燃气爆燃强度，侧向泄爆可得到较高的爆炸荷载并有效分离压力波和火焰，避免加载面处的高温干扰；最终提出了基于4个障碍物（障碍率为1×50%+3×25%，间距为3 m）及可变气云长度（1.5～6 m）的爆炸荷载模拟加载方案。试验验证表明产生的超压荷载峰值与数值预测结果的误差小于12%，荷载均匀性良好，重复性高，可用于RC（reinforced concrete）板等构件的抗爆性能试验。
针对传统爆炸荷载模拟装置危险性高、成本较高、模拟荷载种类受限等问题，基于已有试验装置，研发安全、经济、适用于原型或大比例尺试验的甲烷-空气爆燃驱动爆炸荷载模拟装置。采用CFD软件OpenFOAM建立大尺寸管道内甲烷-空气爆燃数值计算模型，并通过试验数据验证其有效性；数值模拟分析了气云长度、泄爆条件和障碍物布置等参数对超压荷载特性的影响，揭示了装置内爆炸波传播与火焰演化机制，确定了优化的加载技术方案。研究表明，建立的数值模型可合理预测大尺寸管道内甲烷-空气爆燃的超压-时程和空间分布；增大气云长度、合理设置近点火点的障碍物可显著增强装置内燃气爆燃强度，侧向泄爆可得到较高的爆炸荷载并有效分离压力波和火焰，避免加载面处的高温干扰；最终提出了基于4个障碍物（障碍率为1×50%+3×25%，间距为3 m）及可变气云长度（1.5～6 m）的爆炸荷载模拟加载方案。试验验证表明产生的超压荷载峰值与数值预测结果的误差小于12%，荷载均匀性良好，重复性高，可用于RC（reinforced concrete）板等构件的抗爆性能试验。
2026, 46(11): 115901.
doi: 10.11883/bzycj-2025-0148
摘要:
针对大载重无人平台吊落式着陆的冲击防护问题，设计了一种实现安全着陆的缓冲气囊系统。基于理论模型初步确定气囊几何参数和排气孔面积，利用控制体积法建立有限元仿真模型，模拟气囊缓冲过程。通过单参数分析，揭示了排气孔尺寸、临界排气压力、气囊底面积及高度对缓冲性能的影响规律，发现上述参数在降低最大过载与提升比吸能之间存在冲突。为解决此问题，采用最优拉丁超立方设计采样，结合神经网络构建目标函数代理模型，并集成NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化。优化结果表明，当排气孔面积为3952 mm2、临界排气压力为158 kPa、气囊底面积为1.08 m2时，最大过载从16.8g降至14.5g，比吸能保持在1529 J/kg。试验显示最大过载试验值为15.2g，与仿真结果误差仅为4.8%，证实了优化方案的有效性。
针对大载重无人平台吊落式着陆的冲击防护问题，设计了一种实现安全着陆的缓冲气囊系统。基于理论模型初步确定气囊几何参数和排气孔面积，利用控制体积法建立有限元仿真模型，模拟气囊缓冲过程。通过单参数分析，揭示了排气孔尺寸、临界排气压力、气囊底面积及高度对缓冲性能的影响规律，发现上述参数在降低最大过载与提升比吸能之间存在冲突。为解决此问题，采用最优拉丁超立方设计采样，结合神经网络构建目标函数代理模型，并集成NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化。优化结果表明，当排气孔面积为
