内爆炸载荷下夹芯管设计与动态响应分析

栗弘烨; 李子豪; 秦晓峰; 李世强

doi:DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.021

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内爆炸载荷下夹芯管设计与动态响应分析

更新时间：2025-09-22

- 内爆炸载荷下夹芯管设计与动态响应分析
- Design and dynamic response analysis of sandwich tube under internal blast loading
- 机械强度 2025年47卷第9期页码：213-220
- 作者机构：
  
  1.太原理工大学航空航天学院应用力学研究所，太原 030024
  2.北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室，北京 100081
- 作者简介：
  
  栗弘烨，男，1998年生，山西长治人，在读硕士研究生；主要研究方向为冲击动力学；E-mail：lihongye0818@163.com。
- 基金信息：
  
  爆炸科学与安全防护全国重点实验室（北京理工大学）开放课题(KFJJ24-03M)
- DOI：DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.021
  中图分类号：
- 收稿日期：2025-04-23，
  
  纸质出版日期：2025-09-15
- 稿件说明：
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栗弘烨，李子豪，秦晓峰，等. 内爆炸载荷下夹芯管设计与动态响应分析［J］. 机械强度，2025，47（9）：213-220.

LI Hongye，LI Zihao，QIN Xiaofeng，et al. Design and dynamic response analysis of sandwich tube under internal blast loading［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：213-220.
栗弘烨，李子豪，秦晓峰，等. 内爆炸载荷下夹芯管设计与动态响应分析［J］. 机械强度，2025，47（9）：213-220. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.021.

LI Hongye，LI Zihao，QIN Xiaofeng，et al. Design and dynamic response analysis of sandwich tube under internal blast loading［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：213-220. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.021.

摘要

夹芯结构因轻质、吸能特性，在航空航天、国防等领域应用广泛，提升其在内爆炸载荷下的抗爆性能具有重要意义。设计了圆环夹芯管（R）、聚氨酯泡沫夹芯管（F）、圆环-聚氨酯泡沫混合夹芯管（RF）3种结构，并以无填充夹芯管（A）为对照组，通过内爆炸载荷试验与有限元模拟，对比分析了4种结构在不同炸药量下的变形模态与能量吸收能力，同时探究了泡沫填充方式对夹芯管力学性能的影响。与对照组相比，在TNT当量为24、36、48 g 时，F、R、RF结构的无量纲化挠度均有不同程度的降低；TNT当量48 g时，RF结构比吸能较R结构提高5%，其抗爆性能最优。此外，当TNT当量大于37.39 g时，圆环内填充泡沫（FR结构）抗变形能力最强；小于该值时，圆环与管壁空隙填充泡沫（RF结构）抗爆性能最佳。

Abstract

Sandwich structures are widely used in aerospace

national defense and other fields due to their lightweight and energy-absorbing properties

and it is of great significance to improve their anti-explosion performance under internal explosion loads.Three structures were designed

including ring sandwich tube (R)

polyurethane foam sandwich tube (F)

and ring-polyurethane foam hybrid sandwich tube (RF)

with the non-filled sandwich tube (A) as the control group. Through internal explosion load tests and finite element simulations

the deformation modes and energy absorption capacities of the four structures under different explosive amounts were compared and analyzed

and the influence of foam filling methods on the mechanical properties of sandwich tubes was explored.The results showed that

compared with the control group

the non-dimensional deflection of structures F

R and RF was reduced to varying degrees under TNT equivalents of 24 g

36 g and 48 g. At a TNT equivalent of 48 g

the specific energy absorption of RF structure was 5% higher than that of R structure

exhibiting the best anti-explosion performance. In addition

when the TNT equivalent was greater than 37.39 g

the foam-filled ring structure (FR) showed the strongest deformation resistance; when it was less than this value

the foam-filled structure in the gap between the ring and the tube wall (RF) had the optimal anti-explosion performance.

关键词

Keywords

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