固支钢板在爆炸与均布载荷耦合作用下的破坏

李旭东,尹建平,赵鹏铎,王 琪,李 茂,张 磊,焦晓龙

(1.中北大学 机电工程学院， 太原 030051； 2.海军研究院， 北京 100161)

在高压设备的使用过程中，常采用爆破片作为泄压装置，有标准件可供使用。但对于泄压口尺寸较大，气体压强较高，无标可依时，需要用非标膜片，采用局部爆炸实现破膜泄压。在这一状态条件下膜片同时受到高压气体的均布载荷与局部爆炸载荷的耦合作用。对于膜片在均布载荷与局部爆炸载荷耦合作用下破坏效应的研究鲜有耳闻。

对于局部爆炸下钢板破坏效应，Jacob N[1]通过试验研究发现局部爆炸载荷下靶板会表现出局部非弹性变形，固支边界处出现拉伸撕裂等现象。Langdon G S[2]、Bonorchis D[3]、Wierzbicki T[4-5]和Jacob N[6]等开展了一系列局部爆炸单独加载板的试验，表明除了边界处出现塑性变形、拉伸破坏外，减小爆距时，固支钢板的破坏模式还可能出现局部冲切破坏效应[1,7]，以及花瓣状破口[5,8-9]，等破坏模式。固支钢板在局部爆炸单独加载下的破坏模式受炸药当量[9-10]、爆距[6,10]，边界条件[11-14]和钢板厚度等因素的影响。而在初始高压气体与局部爆炸加载下固支钢制膜片的破坏效应是未知的。

本文开展了固支钢板的局部爆炸加载试验，使用试验结果对仿真模型进行校准，开展了单独局部爆炸加载、单独均布载荷加载以及局部爆炸载荷和均布载荷耦合加载下固支钢板的破坏效应研究。研究结论可为高压设备使用过程中快速泄压方法提供一定的参考。

1 试验设计及结果

1.1 试验设计

图1所示为本次试验用靶板。……