典型脆性多胞材料涂覆聚脲弹性结构抗爆机理研究

Buildings such as border posts have always been an important target for terrorist attacks， and· the building of our country’s border posts cannot defend against explosives. It is a key research point that how to improve the defense ability of the key buildings.The cellular concrete of spray ploy urea elastomer can disturb the shock wave effectively and reduce the damage of the explosive for the buildings. However, the research on the mechanism of cellular concrete materials of spray ploy urea disturb the shock wave cannot be find in the paper. In this project, the crushing characteristics and damage characteristics of the cellular concrete materials of spray ploy urea elastomer will be researched mainly through theory analysis, experimental research and numerical simulation. That will be in-depth studied the mechanical properties of the ploy urea elastomer and the cellular concrete materials, the crushing characteristics of the cellular concrete materials with the impact of the shock wave, and the damage failure mechanism and influencing factors of cellular concrete materials of spray ploy urea elastomer disturb the shock wave. The research of cellular concrete materials of spray ploy urea elastomer can disturb the shock wave can enrich the buildings target protection design foundation theory, and the result of the research can use in the new key buildings design.

边防哨所等建筑一直是恐怖分子袭击的重要目标，而我国的边防哨所等建筑难以抵御恐怖分子的爆炸袭击。如何提高建筑物的抗爆性能一直是国内外防护领域研究的重点。泡沫混凝土涂覆聚脲弹性体抗爆结构可以有效衰减爆炸冲击波，减少冲击波对建筑墙体的毁伤。本项目以强冲击波作用下泡沫混凝土涂覆聚脲弹性体抗爆结构的压溃、损伤特性和对冲击波的衰减特性为主要研究内容，通过理论分析、数值仿真和试验验证相结合的方法，开展泡沫混凝土、聚脲弹性体材料的动态力学特性研究；冲击波在泡沫混凝土、涂覆聚脲弹性体内的衰减特性；强冲击波作用下泡沫混凝土涂覆聚脲弹性体抗爆结构的压溃特性；强冲击波作用下泡沫混凝土涂覆聚脲弹性体抗爆结构的损伤失效机理及影响因素研究。泡沫混凝土涂覆聚脲弹性体抗爆结构抗冲击波机理研究可以充实建筑目标防护设计理论基础，相关研究可直接用于抗爆炸冲击波建筑结构设计中。

爆炸恐怖袭击和意外爆炸事故的频发使建筑体系的安全面临巨大威胁。泡沫混凝土是一种典型的脆性多孔材料，兼具多孔轻质、耗能减震、低碳环保、施工简便和价格低廉等性能优势，在大规模建筑体系抗爆领域展现了良好的应用前景。然而，由于泡沫混凝土结构与爆炸波的耦合作用涉及复杂的波动和破碎过程，目前关于泡沫混凝土结构耗散爆炸波能量的定量表征方法还较为缺乏。本项目以泡沫混凝土缓冲结构和夹层结构两种典型结构为研究对象，通过能量谱、分形与效应靶的方法，系统研究了典型泡沫混凝土结构与爆炸波耦合作用的爆炸波弥散和衰减、泡沫混凝土破碎及结构变形破坏等现象，建立了泡沫混凝土结构耗散爆炸波能量的定量表征与评价模型。本项目作为泡沫混凝土应用于建筑抗爆的基础研究，相关成果可为建筑结构的抗爆设计和改进提供参考依据。本项目的主要研究内容及成果如下：.（1）建立了基于谐波分析原理的爆炸波传播演化模型，提出了表征爆炸波弥散和衰减特性的能量谱方法，将爆炸波传播演化规律的研究从时域拓展到了时频域，研究了爆距对自由场爆炸波能量时频分布的影响，为爆炸波的传播演化分析和毁伤效能评估提供了基础。.（2）开展了泡沫混凝土的微结构分析和动静态力学性能试验，研究了泡沫混凝土从准静态变形破坏、低速冲击振动到高速冲击压缩下的响应特性及力学模型，得到了泡沫混凝土本构的理论和模拟描述方法，为泡沫混凝土的抗爆分析奠定了基础。.（3）建立了基于多孔材料波动理论的典型泡沫混凝土结构与爆炸波耦合作用耗能模型，提出了评价泡沫混凝土结构耗能的效应靶方法，研究了结构类型、炸高、缓冲层厚度和夹层结构面板材料等因素对结构时频域耗能的影响，完善了泡沫混凝土结构的耗能理论，为结构的抗爆设计开拓了新思路。.（4）建立了泡沫混凝土爆炸破碎耗能的分形维数表征模型，研究了炸高、缓冲层厚度和夹层结构面板材料对泡沫混凝土破碎相似性及分形特征的影响，获得了破碎分形维数与耗能密度的工程计算模型，可实现对泡沫混凝土破碎耗能的快速计算和评估。.（5）建立了基于碰撞理论和数值计算的覆盖泡沫混凝土建筑结构爆炸响应分析方法，研究了典型建筑结构抗爆炸震塌的临界泡沫混凝土覆盖厚度，讨论了炸高和附加面板材料对覆盖泡沫混凝土建筑结构抗爆耗能的影响，为泡沫混凝土在大规模建筑体系抗爆设计的应用提供了借鉴。.