Прозрачные сэндвич-конструкции широко используются в современной архитектуре и военной защите. Изучение механизма их динамического отклика под воздействием взрывных нагрузок имеет важное значение для руководства инженерным проектированием и повышения безопасности конструкций. Методами эксперимента и численного моделирования систематически проанализированы режимы разрушения прозрачных сэндвич-конструкций при различных взрывных нагрузках и влияние толщины функциональных слоев на взрывостойкость. Сопоставление результатов экспериментов и численного моделирования подтвердило точность конечных элементов модели. Проведено множество численных моделирований, на основе которых получены безразмерные зависимости между расстоянием взрыва, количеством взрывчатки, толщиной функциональных слоев и максимальным прогибом конструкции. На основе результатов численного моделирования построена кривая избыточного давления-импульса (P-I), определяющая границы повреждений конструкции при различных условиях давления и импульса, что предоставляет четкие рекомендации для проектирования взрывостойких конструкций. Созданы модели предсказания центрального прогиба с использованием различных методов машинного обучения, отобрана наиболее эффективная модель, а при помощи генетического алгоритма выполнен облегченный дизайн сэндвич-конструкций с минимальной массой и толщиной. Результаты исследования показали: 1) прозрачные сэндвич-конструкции способны выдерживать значительные взрывные нагрузки и сохранять стабильность; степень повреждения увеличивается с ростом интенсивности взрывной нагрузки, проявляясь тремя типичными режимами разрушения; 2) толщина функциональных слоев существенно влияет на общую взрывостойкость. При фиксированной толщине остальных слоев увеличение толщины керамического слоя, неорганического стекла или поликарбонатного (PC) слоя приводит к увеличению повреждений керамического и стеклянного слоев, но уменьшению деформации PC-слоя, что в целом улучшает взрывостойкость конструкции; 3) кривая P-I, основанная на численном моделировании, точно предсказывает режимы повреждений и пороги безопасности конструкции при различных условиях давления и импульса, обеспечивая наглядную и эффективную основу для инженерного проектирования; 4) интеграция моделей машинного обучения и генетического алгоритма эффективно реализует облегченный дизайн прозрачных сэндвич-конструкций, значительно снижая массу и толщину при сохранении взрывостойких характеристик.

прозрачные сэндвич-конструкции; взрывная нагрузка; численное моделирование; взрывостойкость; кривая P-I; машинное обучение; облегченный дизайн