防護工程技術的幾點展望

爆炸力學、彈塑性動力學、計算力學，巖土工程。結構工程、材料學計算機技術和實驗理論與技術等交叉的邊緣學科。其技術的發(fā)展受到國內外政治經濟形勢、軍事理論、WQ裝備和工程科學技術發(fā)展的制約和影響。防驢工程技術涉及廣泛的領域，現(xiàn)簡述幾點展望。

一、WQ效應與工程防護

未來的戰(zhàn)爭樣式，將是HWQ威懾下的高技術常規(guī)戰(zhàn)爭。WQ效應與工程防護是防護工程技術研究的基本內容。隨著新的塑性裝藥、聚能穿甲裝藥和爆炸性演化氣體裝藥等新型常規(guī)WQ的發(fā)展，及制導WQ命中精度的提高，需要發(fā)展其破壞機理與效應的理論和實驗研究。在確定WQ破壞效應、工程損毀概率與人員設備損傷標準之間的定量關系的基礎上人建立新的工程破壞的概念和相應的防護標準，從而發(fā)展新的防護技術與措施。改善防護遮彈層的材料和構造特征，是被動式抗直接命中的遮彈層正在發(fā)展的途徑。這要求提高高強。鋼纖、鋼包、浸漬砼等材料的材性，并研究各種新的高強復合材料。改善遺彈層的前面輪勵、空間幾何構戍及采用新的抗沖擊的故體耗能材料和剛柔復合構這，可以減小直接命中彈丸的沖擊爆炸破壞概率和效應。發(fā)展高科技的遮彈層主動防護技術，是抗常規(guī)WQ直接命中新的發(fā)展方向。采用傳感、自控技術與爆炸力學的理論和實驗相結合，可使來襲WQ提前損毀或主動削弱其效應。為了適應高技術常規(guī)戰(zhàn)爭戰(zhàn)區(qū)工程構筑的需要，要求利用材料科學的研究成果，發(fā)展多種輕質高強復會材料、復合結構和裝配式移動多用途結構，以及滿足戰(zhàn)場機動要求的快速施工技術及快速修復技術。

HWQ空中爆炸沖擊波研究，期望進一步考慮炸后介質物理變化過程夏真實的狀態(tài)方穆，改進空爆時特別是馬赫反射區(qū)和過渡反射區(qū)的理論分析與模擬試驗研究。HWQ地爆或觸地的巖土中強爆炸波的傳播，需要更深入地體現(xiàn)結構與巖體的物理力學特征和工程地質特征，建立更符合告體真實狀態(tài)的強沖擊脈沖荷載下的本構關系，并發(fā)展相應的數(shù)值分析方法。對于已建的重要地下防護工程，則應發(fā)展各種折的防H加固技術。

二、巖上中爆炸波及與結構的動力相互作用

這一領域主要涉及反映巖土宏觀性質的本構關系，分析計算方法及巖土結構交界面的工作條件等諸方面。已建立的各種粘彈塑性本構模型，基本是以靜力試驗結果為基礎的，數(shù)值分析方法也多基于連續(xù)介質力學。由于巖土體是多相多組分介質，實際巖體廣泛存在各類大小軟弱結構面。建立新的理論本構模型，可以發(fā)展強沖擊高應變速率下考慮裂隙節(jié)理的各種斷裂損傷模型；探討將理性力學、不可逆過程熱力學引入巖土工程，研究基于現(xiàn)代混合物理論的統(tǒng)一理論模型。本構關系所研究的另一方面，是直接利用動力試驗的實測數(shù)據(jù)，建立數(shù)值型本構關系數(shù)據(jù)庫。將新的本構模型應用于工程實際，還必須選擇適當?shù)挠嬎銋?shù)，解決溝通模型參數(shù)與通常的工程參數(shù)之間關系的問題。相應的數(shù)值分析方法，已發(fā)展了有限元、隨機有限元、離散元法等?，F(xiàn)正將斷裂力學、損傷力學的研究成果引入離散化的計算分析，并期望進一步發(fā)展基于非連續(xù)介質力學和微結構介質力學分析方法。如何處理巖土與結構交界面的工作條件，新的研究方向是將交界面作為較嚴格的接觸問題來研究。這類接觸非線性有彈性和彈塑性接觸問題，需要運用變分不等式，拉氏乘子法或數(shù)學規(guī)劃等技術求解。從工程實用的目的研究動力相互作用的另一途徑，是在工程簡化條件下，利用波動力學和基于宏觀效應的“拱效應"分析法，給出便于工程應用的簡易的解析表達式。

三、防護結構動力計算與設計

防護結構動力問題的加載和響應，一般在秒量級內發(fā)生，構件極限延性比可達5～10或更大。發(fā)展地下防護結構分析的工程實用方法，需要在簡化行波加載特點、地面建筑影響、動力相互作用及材料裂縫開展過程等因素的基礎上，給出結構按整體分析計算的應用結論。對于結構承受瞬態(tài)荷載的沖擊爆炸作用，期望更一步解決振動與波動問題復合的結構動力學問題。關于防護結構的數(shù)值分析法，已發(fā)展了多種離散化分析方法。但大多以應力參數(shù)為基本多數(shù)，現(xiàn)已不能適應大變形結構分析的需要以致使計算失敗，而應進一步發(fā)展以應變參數(shù)為基本參數(shù)的分析法。在防護工程設計可靠度理論方面，要求建立構件抗彈丸侵徹貫穿和震塌等局部作用設計的可靠反理論。另一方面承受爆炸荷載整體作用的巖上中防護結構設計，由于非隨機不確定因素增多，非線性特征增強，統(tǒng)計數(shù)據(jù)缺乏，給發(fā)展概率設計法增加了困難。

這需要利用有限的統(tǒng)計資料，綜合結構分析的研究成果，建立接近工程實際的計算模型，并進行工程校準和隨機誤差分析。如果工程考慮對HWQ多種效應的綜合防護，還應在系統(tǒng)分析基礎上，對各種效應合理分配可靠度指標，再進行結構的概率設計。

此外，發(fā)展防護工程設計的cAD技術，鼗是提高工程設計質量和效率的重要途徑。

四、計算機模擬與物理實驗

新興計算機仿真模擬試驗與物理實驗相結合，是防護工程實驗研究發(fā)展的重要趨勢。相應于巖土工程介質本構模型的發(fā)展，沖擊爆炸短時動力學數(shù)值分析法的發(fā)展，以及計算機數(shù)值圖形顯示技術與圖象技術的發(fā)展，為開拓防護工程的計算機模擬技術領域提供了前提條件