水下爆破作用下柔性复合气幕的减震机理及性能研究

水下爆破面临着比陆上更严重的爆破冲击和震动危害。在传统气幕减震方法的基础上，发展一种新型柔性复合气幕，在民用及军事抗爆防护领域具有良好的应用前景。研究建立新型柔性复合气幕在水下爆破荷载下的控制方程及边界条件。开展复合材料实验和层合板理论推导，研究动力荷载下柔性复合气幕的动态本构及力学性状，提出横观各向同性的等效材料模型和基于代表体元精细有限元分析的模型参数识别方法。对一维Taylor经典方法进行修正和解析求解，结合二维和三维数值模拟研究柔性复合气幕在冲击荷载下的非线性流固耦合效应、荷载传递机制及减震机理。建立考虑积分特性的比冲量和比能等冲击因子指标，开展实验水池和实际工程中的水下减震实验，提出简化的气幕减震公式和设计方法，评价其减震性能。研究成果在水下复合材料防护方式、柔性结构动态本构及非线性流固耦合分析方法等方面有一定的创新，对于提高水下爆破减震防护水平具有重要意义。

水下爆破面临着比陆上更严重的爆破冲击和振动危害。研究建立柔性复合气幕在水下爆破荷载下的力学分析模型，开展复合材料试验和层合板理论推导。考虑柔性层合板的弯矩和膜应力，将一维Talyor流固耦合方法拓展到三维。基于状态空间、精细积分和新型数值Laplace逆变换方法提出一套可以考虑流固耦合效应的空气或水下爆破荷载作用下层合板响应半解析计算方法。结合二维和三维数值模拟研究柔性复合气幕在冲击荷载下的非线性流固耦合效应、荷载传递机制及减振机理。开展工程爆破实测和振动信号能量分析，提出基于HHT的瞬时能量分析法识别微差延期时间，提出基于输入能量的爆破振动安全评价指标。研究成果对于推动复杂层合结构的水下爆破动力分析及振动安全评估具有积极意义。