協同爆炸時沖擊波毀傷效應研究綜述

趙偉成,翟紅波,毛伯永

(西安近代化學研究所, 西安 710065)

0 引言

隨著分布式作戰和集群作戰系統的發展,多彈協同打擊正逐漸成為現代戰爭中毀傷關鍵目標時使用的主要打擊形式。美國的“網火”作戰系統,愛國者-3、陸基攔截導彈、標準-3反導系統,俄羅斯的“花崗巖”反艦導彈等是多彈協同作戰系統的典型代表[1-2]。多彈協同打擊通過控制導彈的落點、協同時間等參量,實現對戰場中高價值目標的高效攻擊,提升體系防御下導彈的突防率和強干擾體系下的協同干擾對抗能力,提高目標損毀的概率[3-4]。研究多彈協同打擊的毀傷效果,能夠在作戰中對目標打擊起到指導作用,具有重要的軍事意義。

協同毀傷的研究主要涉及毀傷元耦合特性、載荷分布、毀傷效應、毀傷評估方法等方面。國內外學者針對金屬板架結構、混凝土梁、建筑等目標,開展了協同爆炸時沖擊波疊加效應、目標結構的響應規律、毀傷效應及毀傷評估方法等方面的研究。早在20世紀90年代初,美國核防局專家Philips 和Bratton就已經開展了多彈協同打擊的毀傷效果研究,研究表明,多彈打擊的毀傷效果比總當量相等的單一彈藥打擊的毀傷效果更強。國內針對多彈協同毀傷效應的研究起步較晚,研究成果多集中在毀傷元的耦合特性和簡單結構的響應規律。本文中從協同爆炸毀傷元特性、部分目標的結構響應和仿真研究手段等3個方面論述了目前的研究現狀,總結目前研究中取得的成果,為協同爆炸的毀傷效應研究提供參考。

1 協同爆炸沖擊波的傳播規律

爆炸過程包含著復雜的化學反應,爆炸在極短的時間內發生巨大的能量轉換,強烈壓縮周圍介質,引起介質的壓力、溫度、密度、速度等參數隨著時間空間的劇烈變化,形成沖擊波[5-7]。近年來,隨著精確制導武器的快速發展,使得炸點與目標的距離越來越近,近場的局部毀傷現象越來越明顯。沖擊波作為考核戰斗部爆炸威力的重要依據,通過對沖擊波傳播規律的研究,一方面可以作為提升武器系統毀傷效能的理論基礎,另一方面可以通過爆炸沖擊波的參數,反推爆炸反應的爆炸當量、爆源位置,評判爆源的反應類型[8-12]。

爆炸沖擊波在空氣中傳播的過程中,波陣面的壓力與速度隨時間空間不斷下降,對遠距離目標的毀傷威力降低。常用于量化沖擊波威力的參數有沖擊波的峰值超壓、沖量和正壓作用時間。由于受藥量、裝藥類型、炸高及時序爆炸等因素的影響,爆炸沖擊波的傳播規律存在著差異[13-15],通過試驗所獲得的經驗公式只適用于某些情況,且存在著不同程度的誤差。針對協同爆炸產生的耦合沖擊波,研究其傳播規律,獲取更加精確的計算方法,對于爆炸毀傷效果預估有著重要的指導作用。

等當量的兩裝藥爆炸時,產生的沖擊波發生正碰撞,耦合位置處的沖擊波壓力急劇升高,并產生反射壓,向兩邊的爆轟產物中傳播,耦合沖擊波波陣面的曲率半徑與傳播方向發生了一定的變化,具體傳播過程如圖1所示[16]。

圖1 兩沖擊波相互作用模型

協同爆炸產生的多沖擊波在耦合過程中,受到裝藥質量、爆源間距、起爆時序[17-18]等因素的影響,耦合后沖擊波的超壓、沖量、正壓作用時間及波陣面形狀等會發生相應的變化。目前,針對裝藥質量、爆源間距的研究主要是通過改變不同的因素,討論其對多沖擊波耦合特性的影響,分析爆炸產生的毀傷效應,建立不同的計算模型,擬合獲得最佳的爆源數量與爆源間距。但起爆時序對耦合沖擊波的影響最復雜,也最貼合實際作戰情況。因此,針對起爆時序對多沖擊波耦合特性影響規律的研究具有重要意義。

胡宏偉等[16]研究了2點和3點底面同步起爆時,爆炸沖擊波的耦合作用。研究結果表明,多裝藥同時起爆時,耦合后的沖擊波峰值超壓和沖量顯著增加,改變裝藥量及布局,沖擊波超壓和沖量會出現不同的增加量,通過沖擊波與剛壁碰撞模型,可以近似計算等當量裝藥爆炸沖擊波的相互作用。陳明生等[19]針對地面多點云霧爆炸的演化規律和超壓場分布特性進行研究,獲取了中心區域的沖擊波疊加過程和不同方向上耦合沖擊波的峰值超壓隨水平距離的變化規律。圖2、圖3分別為多點云霧爆炸的地面和豎直方向超壓分布的模擬結果。研究結果表明,中心區域出現了3重沖擊波,在45°方向的豎直截面上沖擊波波系由入射波、反射波和馬赫波構成。

水中陣列爆炸時[20],兩裝藥會使裝藥聚焦方向的沖擊波疊加,峰值超壓增加,非對稱方向的沖擊波延時耦合;四裝藥爆炸時,沖擊波峰值超壓接近整體裝藥,但正壓作用時間隨裝藥量和陣列距離增大而增大。林尚劍等[21]通過理論推導獲取了沖擊波正相交與斜相交的方程,通過仿真計算及試驗驗證,對比分析了水中單點起爆和4點同時起爆時,耦合沖擊波的超壓分布特性,4點起爆產生的耦合沖擊波超壓較單點爆炸有較大增強。盛振新等[22]通過仿真計算,獲取了同時起爆與不同間隔時間起爆情況下,兩裝藥在水下爆炸的沖擊波峰值壓力,與單發炸藥的沖擊波峰值壓力進行對比。分析了兩裝藥間隔起爆產生的氣泡和爆炸沖擊波相互作用產生的影響。

圖2 多點云霧爆炸地面超壓仿真結果

圖3 多點云霧爆炸豎直方向仿真結果

目前對于協同爆炸多沖擊波耦合特性的研究,多數基于仿真和試驗。通過對仿真和試驗結果的分析,對比整體裝藥的威力,獲取協同爆炸時的沖擊波場分布和能量增益[23,28]。但由于耦合沖擊波的傳播特性受多種因素的影響,難以建立相應的數學模型對沖擊波的耦合特性進行表征。因此,通過理論、仿真及試驗的手段,建立裝藥質量、爆源間距、起爆時序等因素與多沖擊波的耦合規律之間的計算模型,對于協同爆炸威力場與耦合沖擊波對目標的毀傷效果研究具有重要理論意義。

2 協同爆炸沖擊波結構破壞及動態響應研究

國外多毀傷元耦合的毀傷效應研究是基于多彈協同作戰的背景下進行的。美國Philips和Bratton的研究報告中指出,7枚當量50萬噸彈在地下500 m深度同時爆炸,高應力區范圍遠遠大于單枚彈爆炸,有1 km2以上的區域應力超過51 MPa。另外,特定區域內多彈爆炸形成的超壓峰值比單枚彈要高出3倍以上,足以摧毀地下堅固的防護工程[24]。Sandia Laboratory 通過大量的模擬計算和化爆模擬試驗,分析了7枚50萬噸核彈呈六角形布置的爆炸效應。發現7枚50萬噸彈爆炸的沖擊效應與2 000萬噸的單枚核彈爆炸產生的沖擊效應相當[25-26]。

多彈協同維度的不同使得產生的協同效果各異,目前對于多彈協同作戰的研究主要集中在如何控制狀態變量和策略,獲得不同的協同效果。對于多彈協同作戰產生的毀傷效果,多彈協同作用下目標的響應規律以及如何定量評估多毀傷元耦合后的威力等問題的研究較少,難以實現實際作戰過程中的有效應用,針對上述問題的研究對指揮協同作戰具有重要意義。

2.1 協同爆炸耦合沖擊波毀傷

協同爆炸產生的沖擊波相互耦合,使得沖擊波產生了新的傳播特性。多裝藥爆炸后耦合后沖擊波的超壓、沖量等參數與等量單裝藥爆炸沖擊波相比大大增加,耦合沖擊波作用在目標上的載荷分布規律也存在巨大差異,使得產生的毀傷效果也存在差異[27]。

馮海云等[28]通過建立不同陣列距離兩裝藥爆炸的沖擊波場模型,分析了裝藥量、陣列距離對沖擊波威力的影響,并對2個1 kg裝藥量、相距4 m的工況進行了試驗驗證,建立了最佳陣列距離和沖擊波作用區面積的增益計算模型,為之后針對耦合沖擊波載荷分布和毀傷效應研究提供了參考理論。余俊等[29]基于可壓縮流體計算程序,建立了計算水下爆炸典型位置處流體載荷特征的數值模型,并分析了流場的載荷特性,同時利用該數值模型計算的兩裝藥起爆,得到對稱面上的峰值壓力相比整體裝藥高出12%～16%,并在爆源垂直截面上的壓力分布出現雙峰現象的結論。顧強等[30]通過正交手段設計試驗并進行模擬計算,進行了混凝土中2點爆炸的最優參數設計,并選取了優化參數進行試驗驗證,證明優化后的爆炸參數對目標的毀傷程度明顯增強。李海超等[31]使用仿真手段,模擬了2點起爆加固黃土軟基的擴腔過程,研究了2點爆炸應力波在土中的傳播規律,并與單點起爆的應力波效果進行對比,2點起爆由于應力波存在疊加效應,產生的加固效果比單點起爆更加明顯。顧文彬等[32]針對同時起爆,設置對稱和不對稱2種裝藥位置,設計了淺層水中兩裝藥的爆炸試驗,通過試驗獲得了混凝土墩上的沖擊波壓力響應,得到峰值壓力的計算模型,并分析了兩裝藥淺水爆炸沖擊波對混凝土墩的繞射和透射效應。翟紅波等[33]開展了雙裝藥同步起爆試驗,針對1∶8的艦船艙室縮比模型,對比了單點起爆與兩裝藥起爆產生的毀傷效果,發現雙點起爆的沖擊波在裝藥中心面上產生疊加效應,沖擊波的沖量效應顯著增加,有效提高了毀傷能力。

目前對于協同爆炸的研究,基于仿真計算獲取沖擊波在協同中的增益效應已取得了一定成果,但耦合沖擊波作用下結構的響應規律研究較少,耦合沖擊波的毀傷效果量化方法不足,實際作戰過程中較難針對具體目標制定有效的打擊方案。

2.2 協同爆炸沖擊波累積毀傷

協同打擊時會產生另一種毀傷效果,即多個毀傷元連續的作用在目標結構上,產生的毀傷效果不斷累積,使目標結構產生破壞。美國成立的“連創奇跡”課題組,研究利用連續爆炸下能量的時序釋放,對目標產生連續累計毀傷效果,實現了以4 枚激光制導導彈連續命中一個地下深層的堅固目標,摧毀了單枚導彈無法摧毀的戰略工事的應用實例[34]。

在累積毀傷的研究中,部分學者針對結構在多毀傷元累積作用下的毀傷效果開展了研究,從混凝土梁、金屬圓板等簡單結構,到橋梁、多層樓房建筑等復雜結構的累積毀傷研究均取得了一定的成果,對部分結構的累積毀傷效應評估手段研究也有一定進展。目前針對累積毀傷的研究主要是通過仿真計算和試驗結果表征來獲取具體的毀傷結果,對于多個毀傷元產生的累積毀傷機理研究較少。

章毅等[35]以鋼筋混凝土和工字梁為研究對象,將多次爆炸載荷簡化為時間間隔為100 ms的三角形脈沖加載,通過Abaqus軟件建立混凝土損傷塑性模型,利用粘塑性法則和Duvant-Lions法則來模擬分析其非線性動力響應與損傷破壞。李旭東等[36]通過對鋼制圓板在水下多次加載試驗,對板的中心應變、撓度以及厚度減薄率進行測量,同時利用軟件進行仿真分析,結果表明,鋼板在水下爆炸作用下會有沖擊波加載、氣泡脈動加載、氣泡射流加載以及局部空化加載的情況,同時厚度減薄率隨鋼板中心撓度線性增加。楊大興等[37]以混凝土梁為研究對象,建立兩端簡支的混凝土梁構件,將多次爆炸沖擊波載荷簡化為有升壓的三角形載荷,通過模擬計算分析混凝土梁的變形、破壞形態和峰值動力響應。Nasiri等[38]對單次加載和重復加載的板材進行對比,板的變形形狀分別為扁平變形、圓錐形變形和圓柱形變形。此外,在反復加載的情況下,板中心的最大減薄率顯著降低。單次打擊和多次打擊的變形模式如圖4所示。

唐正鵬等[39-40]以45#鋼、Q345普通鋼為材料制作模擬船體梁,通過軟件仿真與實驗相結合的方法,分析了水下爆炸時炸藥當量、爆距、爆炸次數等因素對船體梁的累積毀傷效應,利用高速攝影相機記錄水箱中的爆炸過程,獲取船體梁在多次爆炸載荷加載下的動態響應過程及結構整體撓度值的累積變化。Zana Eren等[41]以劍麻纖維基復合材料為目標,通過LS-DYNA軟件模擬重復爆炸載荷下復合材料板的響應規律,并將劍麻纖維復合材料與玻璃纖維基復合材料進行對比,劍麻纖維基材料在爆炸載荷沖擊過程中吸收的內能比玻璃基材料少,但較低的密度使其具有比較廣闊的應用前景。Mohammad Rezasefat等[42]研究了重復局部脈沖載荷對多層圓板結構性能和動態響應的影響,針對單片、雙層、三層等面積密度板結構,連續加載5次,分析其動態響應規律,得到對于相同材料制成的結構,層數的增加會導致中心永久撓度值的增加和結構的抗彎能力的降低的結論,同時,隨著爆炸次數的增加,耗散能與總外部功的比值降低,并且在多層結構中,該比值小于單片板。5次爆炸載荷下板的永久變形如圖5所示。

圖5 5次爆炸載荷下板的永久變形

針對建筑物等復雜結構的研究,李本平[43]利用任意Lagrange-Eular計算方法,建立制導導彈侵徹混凝土重力壩的全過程仿真模型,分析了2次導彈打擊下重力壩的毀傷結果,并與首次打擊的破壞效果進行對比,得出首次打擊造成的破壞使后續打擊的毀傷效果增強的結論。李恩奇等[44]提出了考慮倒塌因素、單彈毀傷后建筑物的變形和構件承載力變化等因素的多彈累積毀傷效應模型,給出了建筑物倒塌算法和毀傷程度評估方法,并借助有限元重復建模的方法通過對建筑物的爆炸毀傷模擬和倒塌后的毀傷程度評估,確定建筑物的破壞區域,研究建筑物多彈重復打擊毀傷效果。陳旭光等[45]針對典型混凝土框架結構累積毀傷效應中存在的問題,從侵徹路徑快速預測、載荷特性分析、累積破壞特性和累積毀傷評估等方面進行研究,實現了典型建筑物累積毀傷效應的快速評估。

總的來說,針對構件和結構在爆炸載荷作用下的毀傷效應研究,多集中在單次爆炸的響應規律和破壞效果,并取得了大量研究成果,但協同爆炸后構件和結構的響應規律、毀傷機制以及毀傷評估手段研究的相關文獻較少,迫切需要進行深入的研究。

2.3 多毀傷元復合毀傷形式

針對沖擊波的累積毀傷,不僅有多次沖擊波的累積作用,密閉空間內單次爆炸會使沖擊波產生多次反射。文獻[46-47]對封閉空間內爆炸沖擊波的多次反射累積作用進行了研究,通過理論分析和數值模擬對船體殼體進行研究,分析了爆炸載荷作用于艦艇內壁的特性和艦船殼體的響應規律,結果表明,裝藥在結構幾何中心爆炸時,容器的外殼受到4次激波脈沖,且后續激波強度可能超過第一脈沖,同時,結構響應的過程中存在非線性模態耦合,導致應變增加。

部分學者針對協同爆炸累積毀傷開展了多毀傷元復合毀傷形式的研究。文獻[48]以艦船的多層防護結構為目標,設計了一種4層裝藥金屬套管的保護結構模型,通過數值方法確定了載荷和破片的分布,根據試驗結果,分析加筋板在沖擊波和破片作用下的響應規律,給出了沖擊波和破片協同作用下多層防護結構的破壞規律。夏冰寒等[49]使用預制破片縮比戰斗部,結合無量綱分析和爆炸驅動理論,研究了沖擊波和破片作用的時序問題,并推廣預測原戰斗部破片與沖擊波的作用時序,分析縮比比例對作用時序的影響。田力等[50]通過仿真計算,研究了預應力混凝土T形梁在破片與沖擊波聯合作用下的響應規律及損傷,與沖擊波、破片單獨作用進行對比,研究張拉控制應力、配筋率、抗壓強度、炸藥比例距離等因素對T形梁損傷結果的影響。侯俊亮[51]、張成亮[52]、侯海量[53]等人針對爆炸沖擊波和高速破片對不同的板材結構的毀傷特性進行研究,分析了沖擊波與破片聯合作用下夾層結構、固支方板、夾芯符合艙壁結構的毀傷特性,研究了破片和沖擊波2種毀傷元耦合作用機理。文獻[54]采用了一種簡化的浮動細長結構來研究艦船的動力性能,分析了該結構在水下爆炸沖擊波載荷和氣泡載荷聯合作用下的變形和破壞機理,討論了爆距和裝藥量對開放式細長漂浮結構的變形和破壞特性的影響,當裝藥量增加,爆炸距離較小時,該簡化結構發生縱向彎曲破壞,中間區域產生塑性鉸。王梓昂等[55]通過分析TNT和溫壓炸藥在圓筒裝置內爆炸時的沖擊波載荷傳播和分布規律,對比了2種炸藥的超壓和沖量特性,同時,圓筒裝置內爆炸時,沖擊波會產生多波形疊加,疊加效應隨爆心距離的增加而增強。

在協同爆炸累積毀傷的相關研究中,關于多沖擊波聯合、沖擊波與破片聯合、水下爆炸沖擊波與氣泡聯合毀傷的相關研究均取得一定的成果,對于實際作戰具有重要的參考和指導意義。

3 協同爆炸仿真技術研究

協同爆炸過程中,由于爆炸時序的差異,會導致多彈爆炸時產生不同的協同模式,使協同過程十分復雜,研究難點較多。目前對于協同爆炸的研究多數基于理論與仿真手段進行探索性研究,以試驗對仿真工況進行驗證。

針對協同爆炸的毀傷元耦合規律及載荷情況,徐勝利等[56]通過三維全N-S方程,利用二階迎風TVD格式,研究了貼地、近地等爆源位置的云霧爆炸場的相互作用,提出了多爆源爆炸沖擊波的傳播規律和爆炸場分布的獲取方法。盛振新等[22]利用AUTODYN軟件對水下爆炸沖擊波的相互作用進行仿真計算,獲取了同時起爆與不同間隔時間起爆情況下,兩裝藥在水下爆炸的沖擊波峰值壓力,與單發炸藥的沖擊波峰值壓力進行對比。結果表明,同時起爆情況下,爆炸產生的氣泡會使沖擊波衰減;間隔起爆時,先起爆炸藥的氣泡會使其較近處的后起爆炸藥的沖擊波衰減,沖擊波的傳播速度減慢;后起爆的炸藥使其較近處的先起爆炸藥沖擊波增強,傳播速度變快。余俊等[29]針對水下多點爆炸的沖擊波載荷特性進行了理論計算和數值模擬研究,分析得兩爆源對稱面上的壓力增大,并驗證了沖擊波壓力的雙峰現象,給耦合沖擊波的威力評估和防護結構設計提供了重要依據。胡俊波等[57]通過擬合沖擊波逸散能量,利用逸散能量密度和衰減系數,給出了兩裝藥延時起爆時沖擊波載荷的計算方法,并引入一種沖擊因子,提出了水下目標在兩裝藥延時起爆作用下的毀傷評估方法。張阿漫等[58]基于邊界積分法,假設氣泡周圍流場為理想流體,模擬了流場中氣泡的運動,開發了三維計算程序,并用該方法模擬了近自由面的同相、異相氣泡的相互作用。計算發現多氣泡之間存在抑制效應,即氣泡周期隨中心距離的減小而增大,導致了同相、異相氣泡耦合作用的特性存在較大差異。

以板、梁等簡單結構為目標,通過仿真計算獲取其在協同爆炸作用下的響應規律,對于復雜結構的研究具有指導作用。李允忠等[59]基于ANSYS/LS-DYNA中的重啟動功能,采用HJC本構模型,研究了巖石在循環爆破載荷的累積作用下的損傷效應。結果表明,多次爆破作用下的立即損傷曲線的總損傷區范圍增加,損傷增量與爆破次數非線性相關。張斐等[60]利用AUTODYN建立仿真模型,模擬分析45#鋼經過多次水下爆炸加載的動態響應過程,獲取了多次水下爆炸過程的載荷特性和鋼板的變形模式,分析討論了藥量總量一定時,單次爆炸與多次爆炸對鋼板撓度值的影響。馬淑娜等[61]建立了3種典型的鋼筋混凝土梁模型,將爆炸載荷簡化為有升壓時間的三角形載荷,運用仿真軟件計算并分析了2次加載后梁的響應特性和破壞效應。2次爆炸載荷作用時,鋼筋混凝土梁的破壞模式主要為整體彎曲和局部剪切,跨中截面的塑性區范圍增加,產生大量的貫通裂縫,殘余應變較單次加載大大增加。

針對復雜結構,仿真計算是研究其在爆炸載荷作用下的響應規律的重要手段。董曉鵬等[62]模擬了柱承式網架結構在連續爆炸荷載作用下的響應規律。首次爆炸使部分桿件失效,部分桿件屈服,結構產生殘余變形,使2次加載時結構的破壞效應加劇。劉家綺等[63]以城市地鐵為研究對象,建立了地鐵隧道結構模型,通過有限元分析軟件計算了多點爆炸時地鐵隧道襯砌結構的響應特性。結果表明,起爆點數量的變化對襯砌結構的應力應變影響較為顯著,但速度和加速度響應的差別較小。襯砌結構在多點爆炸荷載時,拉力峰值與炸點間距、炸藥當量正相關,并通過非線性擬合,獲取了圓形襯砌結構的拱頂、拱底等位置拉力峰值與藥量、炸點等因素的函數關系。陳旭光等[45]建立了4層鋼筋混凝土建筑物模型,計算2次侵爆作用下建筑的毀傷程度。打擊當量相同時,單次侵爆打擊的毀傷程度比多次小當量更嚴重,侵爆位置不同,造成的毀傷結果也不同。

協同爆炸仿真主要進行協同爆炸作用下目標結構毀傷效果的研究,建立相關的物理模型,對毀傷結果進行預估,分析研究不同協同方式下多彈爆炸的威力和目標的結構響應和毀傷效果,對多彈協同爆炸的毀傷機理研究有著重要的意義。

4 結語及展望

現階段,由于多彈協同作戰過程中多毀傷元相互耦合的復雜性,研究難點多,對多彈協同爆炸的威力場及毀傷效應研究尚不成熟,已有的研究成果不足以支撐多彈協同打擊方案的制定,還存在許多問題需要進一步研究。

1) 多毀傷元耦合特性研究。多彈協同作戰時,多毀傷元之間相互耦合,對于目標的毀傷效果增強,但耦合后毀傷元的特性不明,爆炸參數對耦合特性的影響規律研究不足,量化表征耦合關系的方法缺乏等問題,限制了多彈協同打擊的進一步研究。因此,需要從沖擊波入手,基于沖擊波傳播特性的已有研究成果,開展多沖擊波耦合特性相關研究,獲取耦合沖擊波的傳播規律,分析不同因素對耦合沖擊波的傳播規律影響。再基于多沖擊波耦合的研究,開展后續其他毀傷元的耦合特性研究。

2) 協同爆炸耦合沖擊波作用下的結構響應機制。研究耦合沖擊波作用下目標的動態響應規律對于工程應用具有重要意義。沖擊波在傳播過程中相互作用,使耦合后沖擊波的正壓作用時間、作用區域范圍、峰值超壓等傳播特性發生變化。耦合沖擊波作用在目標上時,目標會產生與單次沖擊波打擊不同的響應特性。目前對于不同目標在耦合沖擊波作用下的響應規律研究不足,難以在工程應用的過程中針對特定目標制定具體打擊方案;耦合沖擊波對目標結構的毀傷機制尚不明確,限制了毀傷評估手段的發展,難以實現對目標毀傷結果的精準預判。因此,需要開展耦合沖擊波作用下目標的響應研究,針對不同目標研究不同爆炸因素對響應特性的影響規律,為后續毀傷評估方法研究、工程應用等提供參考數據。

3) 載荷、響應耦合時結構毀傷研究。協同爆炸對目標進行毀傷時,不僅會產生多毀傷元之間的耦合,同時也會產生載荷及響應耦合。多個毀傷元依次打擊在目標上時,由于毀傷元作用的時間間隔不同,會產生載荷或響應耦合。多數學者對于累積毀傷的研究主要集中在仿真計算與試驗結果分析,缺少累積變形機理和表征累積毀傷效應的相關研究。針對累積毀傷的研究,要在單次打擊的研究基礎上,針對構建結構累積響應模型,完善累積毀傷效應評估準則等方面進行進一步的研究。

4) 協同打擊下結構毀傷程度的量化評估方法?，F有的毀傷評估手段主要以單發彈藥打擊時的毀傷效果為主,對于多彈協同作戰,由于缺乏對耦合毀傷元作用下目標毀傷和響應規律研究,缺少協同打擊時毀傷效應的表征方法,制約了多彈協同打擊效果評估方法的發展。針對此問題,從發展耦合沖擊波毀傷效果評估方法入手,選取合適的表征參量,研究量化耦合沖擊波毀傷結果的方法。同時結合耦合沖擊波作用下不同目標響應特性的研究,獲取不同破壞模式、破壞程度與特征參數的關聯關系,建立量化耦合沖擊波毀傷效果的經驗公式。

本文中針對協同爆炸的沖擊波傳播規律、結構響應、毀傷效應及仿真研究方法,綜述了國內外目前針對協同爆炸毀傷效應的相關研究。對于不同目標在單次打擊下的毀傷效果,國內外已取得了大量的研究成果并有效地應用到實際作戰過程中[64-66]。但針對多彈協同打擊的相關研究剛剛起步,由于毀傷元、載荷、響應之間存在三重耦合,毀傷過程復雜,影響參量眾多,存在諸多難題,尚無法成熟應用,存在許多問題需要進行進一步的研究。