石化行业低成本局域共振防护结构设计与工程转化OA

针对石化厂区燃爆事故中高频冲击振动致内部人员与设备损伤、现有技术宽频调控不足的问题,基于两类经典局域共振理论,设计了3D、准2D与2D这3种局域共振型吸能结构,通过有限元仿真与实验验证,探究构型差异对爆炸冲击衰减的影响,构建兼具效能与低成本的防护方案。结果表明:准2D结构衰减效果最优;3D结构因有效共振质量占比低,衰减最弱;2D结构防护性能与准2D结构差值仅约5.3%,且成本显著更低,为低成本场景优选。优化得到的单极弹簧式结构,在保留局域共振效应的同时降低生产安装成本,对冲击响应持续时间缩减显著,实验结果表明:0~500 Hz宽频内最大衰减超过11.6 dB,且在多载荷工况下防护稳定,在某石化厂区机柜间抗爆改造中进行了现场应用。本研究揭示了防护结构在石化爆炸载荷下的局域共振响应机制,为石化厂区爆炸防护提供科学经济的技术路径,丰富了局域共振超材料在强动载防护领域的应用研究。