该文研究了爆炸载荷作用下,爆炸波在多层介质中的传播与衰减特性.在该条件之下,载荷与介质之间存在强非线性耦合结构.尤其在爆炸近区,爆炸波在多层介质中传播规律非常复杂,它涉及到介质由变形到损伤破坏的动力学过程.其研究的主要特点为:爆炸荷载作用下材料呈现出强非线性力学行为;同时由于研究对象涉及的是多层介质,必须考虑多层介质的界面层引起波传播的复杂效应、不同材料的波阻抗失配以及层结构尺寸的优化、材料本构模型的选取.该文主要包括四个部分.第一部分建立了一维应变下爆炸波的传播方程组,并对爆炸波在半无限混凝土介质的传播进行了模拟与分析,得到了平面爆炸波的时空衰减规律,混凝土中形成破碎和损伤的演化特性及其对炸药尺寸和品种的依赖关系.通过量纲分析,找到了控制爆炸波传播的若干参数.同时数值分析表明,不同的本构模型和失效准则对爆炸波传播和衰减具有重要影响.第二部分研究了平面爆炸波在硬-软-硬三层介质中的传播特性,其中软夹层为泡沫材料,硬层为混凝土材料.由于存在中间软夹层,波的传播特性很大程度上不同于单层材料.分析时泡沫材料选取了带孔隙率演化的弹塑性本构模型,混凝土选用了反映损伤演化的JHC模型.数值模拟的结果表明,多层介质的不同组合方式,明显改变了爆炸波的幅值、作用时间、相位和能量与冲量的分布特性.尤其值得指出的是,中间低阻抗软夹层的存在,大幅度降低了下层结构的峰值载荷,但大大增加了作用于下层的载荷时间.第三部分开展了应力波在多层介质中传播与衰减的实验研究.通过Φ37气炮实验技术的改造,进行了多层介质低速冲击实验及相应的数值计算,分析了多层介质的不同组合对应力波传播特性的影响,证实了前面的分析计算结果.通过对不同夹层材料试验结果的比较,和出了低速冲击实验条件下,在多层介质组合中泡沫砼具有较好的削波作用,泡沫铝具有较好的吸能性能.第四部分开展了硬-软-硬三明治结构中波传播特性和介质破碎失效的接触爆炸实验研究,获得了大量的关于爆炸引起三层结构破坏特性的结果.实验表明存在着四种主要的破坏形态:爆炸成坑、背面崩落、径向开裂和环向开裂,分别由不同的破坏物理机制所控制.实验还表明多层介质中的泡沫材料对上下层介质破坏形态具有重要影响.在数值仿真中利用ALE方法和界面接触条件的合理选取,研究了复杂结构中爆炸波传播的特性和由此引起的结构破坏规律,为近距离爆炸载荷结构动力学响应和数值方法提供了有益的参考.同时给出了三明治组合介质中软夹层厚度和位置的优化值;另外还分析了多层介质曲率半径和凹凸形状对爆炸效果的影响.在多层介质结构设计中,层几何曲率对冲击波的峰值衰减与能量分配起着重要的作用.综上所述,该文对爆炸波在多层介质特别是硬-软-硬(混凝土-泡沫材料-混凝土)三明治结构中的传播特性首次进行了较为详细的实验与数值分析,初步获得了爆炸波在多层介质中的传播特性,冲量与能量在不同层的分配规律以及破碎的演化特点,为多层抗爆结构的设计提供了参考,并为今后对这一复杂而困难问题的研究打下了基础.