《表3 泡沫铝板密度分布：泡沫铝防护钢筋混凝土板的抗爆性能》

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《泡沫铝防护钢筋混凝土板的抗爆性能》

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泡沫铝吸收冲击能的性能和抗爆性能与它的密度密切相关，田杰[18]发现低密度泡沫铝的冲击波衰减系数比高密度泡沫铝的小。密度梯度变化也会对泡沫铝防护RC板的动态响应造成影响。本文模拟中建立平均密度相同、密度分布不同的泡沫铝板对RC板进行抗爆防护的模型，泡沫铝板的密度分布情况见表3。图16为不同密度分布的泡沫铝防护层RC板在爆炸荷载作用下RC板跨中竖向位移时程曲线的比较。由图16和表3可知，D1、D2、D3这3种情况泡沫铝的平均密度一致，模型D2的峰值位移和残余位移分别比D1的减小了6%和9%，D3的峰值位移和残余位移分别比D1的减小了11%和22%。虽然泡沫铝的平均密度越大可使RC板跨中变形越小，但是综合考虑泡沫铝造价和吸能性能，本文中采用平均密度均为30 0kg/m3的泡沫铝进行研究。D4和D5均为密度线性变化结构，D4情况下RC板跨中峰值位移和残余位移分别比D5情况减小了20%和26%，这表明泡沫铝的密度线性变化对其吸能效果有一定的影响:泡沫铝板密度由下到上线性增大的情况相对于递减情况可以提高RC板的抗爆性。另外，模型D6的峰值位移和残余位移相对于D2的分别都仅减小2%，模型D7的峰值位移和残余位移相对于D2的分别减小5%和8%，模型D8的峰值位移和残余位移相对于D2的分别减小4%和5%，可知D6、D7、D8情况表明密度无序变化相对于密度均匀的泡沫铝防护板的防护效果没有明显提高；而模型D4的峰值位移和残余位移分别比D2的减小15%和19%。综上可知，所有模型中模型D4的峰值位移最小，对爆炸载荷的防护效果最好。这说明泡沫铝密度由上到下递减结构可以提高泡沫铝的吸能性，减小结构构件的位移。此外，还可以看出底层采用较低密度泡沫铝材料时，由于其屈服强度小，吸收的能量多，因此爆炸荷载下RC板峰值位移小，其防护效果最好。出现上述现象的主要原因有以下几点:（1）如图10所示，由实验测得的密度为300kg/m3和密度为线性变化（由下到上线性增大）的泡沫铝应力应变曲线可知，受压时密度线性变化的泡沫铝虽初始屈服应力略小于密度均匀的泡沫铝，但随着泡沫铝不断被压实，密度线性变化的泡沫铝的应力仍会持续升高，吸收的能量远大于密度均匀的泡沫铝，因此密度线性变化泡沫铝防护层的RC板残余位移更小。（2）通过模拟可以看出泡沫铝均被压实了，由于泡沫铝密度越大，平台应力越大，能量吸收能力越强[24]，因此，泡沫铝板密度由下到上线性递增情况相较由下到上递减情况吸收的能量多，从而线性递增情况的RC板位移峰值较小。