我校土木工程学院王蕊、赵晖教授团队

在冲击工程领域顶级期刊发表系列突破性成果

近日，我校土木工程学院王蕊、赵晖教授团队在冲击动力学领域国际顶级期刊《International Journal of Impact Engineering》上，连续发表题为《Effect of pre-applied water pressure on the impact resistance of high-strength steel pipes》与《Response of circular hollow steel tubes under simultaneous high temperatures and impact loading》的学术论文。该系列研究系统揭示了钢管在高温及内压作用下的抗冲击性能，标志着我校在复杂多灾耦合环境下结构动力学研究方面取得重要进展。

钢管因其自重轻、加工性能良好、经济性优异等特点，在各类工程结构中得以广泛应用。其中，高强钢管已逐渐应用于大型水电站输水管线及长距离输水工程。然而，钢管在长期服役过程中，可能遭受火灾、碰撞、爆炸等突发荷载作用，从而导致结构损伤。同时，管内液压或高温环境均会显著影响其抗冲击性能，对该问题进行系统评估，可为结构工程与能源工程中的抗冲击防护设计提供重要科学依据。

突破一：建立高温‑冲击耦合作用下钢管的变形预测理论模型

针对钢管在火灾等高温环境中可能同时承受冲击荷载的工况，团队基于自主研发的大型多灾害耦合冲击试验装置，开展了系统的试验研究。结合等效双自由度模型与刚塑性梁理论，建立了圆钢管在高温‑冲击耦合作用下的局部变形理论计算模型。该模型可较为准确地预测高温与冲击共同作用下钢管的局部变形行为，为高温环境下钢管的抗冲击设计提供理论依据，具有重要的工程应用价值。

突破二：系统揭示内充液压高强钢管的抗冲击机制

针对高强钢管在大型水电站输水管道、长距离输水工程中可能遭受碰撞、爆炸等突发荷载作用的情况，团队引入光滑粒子流体动力学方法及“流体腔”模块，构建了内充液压高强钢管在侧向冲击作用下的高精度数值模型。研究表明，管内水压显著影响冲击荷载下钢管的应力分布与能量耗散路径，明确了水压对钢管动态响应行为的作用机制。该成果为水力输运工程中的抗冲击设计与安全评估提供了数据和理论支撑。

内充液压高强钢管应力与内压发展过程

上述研究成果的取得，得益于团队自主设计并搭建的大型多灾害耦合冲击试验装置。该装置能够模拟高温、高压、冲击等多灾耦合的复杂工况，是国内少数具备此类综合测试能力的科研平台之一。《International Journal of Impact Engineering》专注于发表结构与材料冲击响应、爆炸及高应变率加载等领域的高水平研究论文，年发文量300篇以内，代表着爆炸力学与冲击动力学领域的国际前沿水平。王蕊、赵晖教授团队的系列研究成果，不仅彰显了我校在结构冲击力学领域的研究实力，更为我国在结构工程与能源工程领域的抗冲击防护设计以及重大基础设施的安全运行提供了原创性的理论支撑与科学依据。

多灾害耦合冲击实验装置