为研究接触爆炸荷载作用下Qtech T26抗爆型喷涂聚脲(T26聚脲)防护钢筋混凝土板(RC板)的抗爆性能和损伤机制,对有无T26聚脲防护RC板进行爆炸试验,通过扫描电子显微镜(SEM)对T26聚脲防护RC板的典型损伤区域进行微观分析。基于T26聚脲力学性能及爆炸试验建立有限元模型进行数值模拟,并与试验结果进行对比。研究结果表明:T26聚脲与RC板界面附着较好,可以抵抗界面拉伸波的作用,并实现对RC板损伤和变形的抑制;RC板在大当量爆炸荷载作用下的损伤以冲切破坏为主,T26聚脲宏观及微观损伤特点均表明背爆面变形起始位置为RC板冲切变形边缘区域,且会由于应变率效应发生脆性开裂;结合有限元模拟与爆炸试验,T26聚脲可以提高RC板的抗爆性能,并通过材料的高强、高韧、高阻尼特性实现10 kg TNT接触爆炸作用零破片的防护目标,在爆炸防护领域具有重要工程应用价值。
金属结构在冲击载荷作用下,最终的变形方向与加载的方向相反,这一现象被称为反直观行为,试验发现背爆面柔性聚脲防护混凝土靶板在75 g TNT爆炸荷载下也发生了反直观行为。为了研究背爆面柔性聚脲防护混凝土靶板在爆炸荷载下的反直观行为,采用ANSYS/LSDYNA有限元软件,建立了背爆面柔性聚脲防护混凝土靶板在爆炸荷载作用下的有限元模型。利用有限元模型分析背爆面柔性聚脲防护混凝土靶板的动态响应规律,从能量的角度研究靶板反直观行为的发生机理。以靶板的中心点位移和挠度为指标,参数化分析了炸药药量和聚脲涂层厚度对靶板反直观行为的影响规律。结果表明:靶板的反直观行为是由聚脲涂层的应变能释放、混凝土损伤破坏的能量耗散及两种材料间能量的相互转化这三种因素共同作用导致的;炸药药量是反直观行为能否发生的关键因素,当药量较低或较高时,靶板都无法发生反直观行为;涂层厚度在2~8 mm范围内,靶板均出现了反直观行为,其弯曲程度随着涂层厚度的增加先增大后减小。
