【爆破载荷参数】基于 UFC 3-340-02 TM 5-855-02 的爆炸压力效应研究附Matlab代码

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🔥 内容介绍

在军事设施防护、工业安全评估等领域，准确掌握爆炸压力效应对于结构抗爆设计及安全防护至关重要。美军标 UFC 3-340-02《结构抗爆设计规范》与 TM 5-855-02 在爆炸压力效应研究方面提供了关键指导与基础数据，本文将基于这两份标准深入剖析爆炸压力相关特性。

爆炸压力时程曲线

与实际爆炸过程的契合度

实际爆炸过程极为复杂，受爆炸物类型、环境约束等多种因素影响。UFC 3-340-02 的双直线近似模型在多数常规场景下能较好反映爆炸压力总体趋势。如在开阔空间爆炸，压力峰值与衰减趋势与模型预测接近。但在受限空间，如封闭舱室，由于冲击波反射、压力叠加等现象，实际压力时程曲线会出现多个压力峰值，与理想双直线模型存在偏差。不过，通过对模型进行修正，如考虑反射系数、空间几何形状影响因子等，可使其更贴合受限空间爆炸实际情况。

爆炸压力传播规律

不同介质中的传播特性

1. 空气介质：在空气中，爆炸压力以冲击波形式传播，速度极快，接近声速的数倍。随着传播距离增加，压力呈指数衰减，这是因为能量在传播过程中不断耗散于空气压缩、摩擦等。根据 UFC 3-340-02 相关原理，压力衰减与传播距离

   r

   的平方成反比，即

   P∝r21

   。在爆炸源附近，压力衰减相对缓慢，而在远距离处，压力迅速降低至环境压力水平。例如，1kg TNT 炸药在空气中爆炸，距离爆炸源 10m 处压力可达数十 MPa，而在 100m 处可能降至几 kPa。

1. 固体介质：当爆炸压力传递到固体结构（如建筑墙体、防护装甲）时，传播特性发生显著变化。固体介质具有更高刚度与密度，压力传播速度更快，但衰减也更快。这是由于固体内部存在各种缺陷、界面，导致能量散射与吸收。TM 5-855-02 强调了固体介质中应力波传播模式，包括纵波与横波，不同波型在传播过程中相互作用，影响压力分布。如在混凝土墙体中，纵波首先到达，产生压缩应力，随后横波到达，引起剪切应力，两者叠加可能导致墙体局部破坏。

受限空间内的压力传播与叠加

在受限空间（如舰船舱室、地下掩体），爆炸压力传播呈现复杂特征。冲击波在空间内多次反射，导致压力叠加，形成局部高压区。UFC 3-340-02 指出，当冲击波遇到障碍物或边界时，会发生反射与折射，反射波与入射波叠加，使某些区域压力大幅增加。例如，在方形舱室内爆炸，墙角处压力可能是平均压力的数倍。此外，若舱室存在泄压孔，爆炸泄压过程中，泄压孔尺寸影响压力传播。泄压孔增大，会改变爆炸影响舱室及相邻舱室压力场初始状态，减弱受爆舱室压力汇聚与叠加，增强相邻舱室压力传播，冲击波穿过泄压孔后呈桃形、水母形压力分布，且出现压力分层与随角度衰减现象。

⛳️ 运行结果

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