Page 108 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 郝礼楷，等： JPC聚能装药对钢筋混凝土墙毁伤效应的试验与数值模拟研究 第 2 期

depth and crater diameter of the reinforced concrete wall. On this basis, the combined damage effect of JPC and explosion
shock wave on the reinforced concrete wall was further studied, and the influence of wall thickness on the damaging effect was
analyzed. The results show that JPC can penetrate the reinforced concrete wall with a thickness of 80 cm (6.67 times of charge
diameter) at the standoff distance of 1.67 times and 2.50 times of charge diameter, and form cylindrical holes with a diameter
of more than 6 cm (0.50 times of charge diameter). The multi-load damage characteristic of shaped charge determines the
damage result of the reinforced concrete wall, and the explosion shock wave can intensify the damage range of the front crater
and back crater of the reinforced concrete wall. The wall thickness has no significant effect on the diameter and depth of the
crater on the front of the wall and the diameter of the internal penetration hole. With the increase of the wall thickness, the
crater diameter on the back gradually decreases and the crater depth on the back gradually increases.
Keywords: jetting projectile charge (JPC); reinforced concrete wall; penetration; shock wave; combined damage

混凝土结构广泛应用于军事和民用设施，其毁伤破坏研究是装备研制、工程防护等领域长期关注的
热点问题。为增强对混凝土类目标的破坏能力，近年来发展了一种新型侵彻武器——串联侵彻战斗部，
其由前级聚能装药和随进动能弹组成。前级聚能装药首先进行侵彻开孔，随进动能弹随后侵入结构内
[1]
部并引爆弹体内装的高能炸药 。聚能杆式弹丸（jetting projectile charge, JPC）可以兼顾聚能射流（shaped
[2]
charge jet, JET）侵彻深度大以及爆炸成型弹丸（explosively formed projectile, EFP）侵彻孔径大的优点 ，在
对付混凝土类目标上具有广阔的应用前景。因此，JPC 聚能装药作为串联侵彻战斗部的前级装药被广泛
使用，亦成为串联侵彻战斗部的研究重点。
近年来，相关学者针对 JPC 成型因素以及侵彻效能进行了大量研究，成果丰硕，取得了一些规律性
认识。顾文彬等 [3] 开展了变壁厚球缺罩 JPC 成型特性研究，结果表明，顶部薄、底部厚的球缺罩可以提
高 JPC 头部速度；顶部厚、底部薄的球缺罩对 JPC 头部速度影响较小，但是可以提高 JPC 成型稳定性。
付恒等 [4] 采用正交分析方法提出了等壁厚球缺罩 JPC 的设计思路，得到了开孔能力较强的药型罩结构。
张钧等 [5] 研究变壁厚球缺罩对 JPC 成型以及侵彻的影响，结果表明，顶部厚、底部薄的球缺罩形成的
JPC 具有最小的速度梯度，且侵彻深度最大。王维占等 [6] 设计了 3 种变壁厚球缺罩 JPC，结果表明，相较
于等壁厚球缺罩，局部平弧球缺罩能够提高侵彻深度并兼顾侵彻孔径。张毅等 [7] 研究了药型罩结构对
JPC 成型和侵彻的影响，结果表明弧锥结合罩可以兼顾侵彻深度和侵彻孔径。可以发现，尽管学者们已
经针对 JPC 进行了大量研究，但是多数研究致力于通过结构优化工作提高 JPC 成型稳定性以及侵彻效
能，侧重靶体局部破坏特征，聚焦侵彻深度和侵彻孔径。实际上，聚能装药是一种兼具装药爆炸冲击和
弹丸高速侵彻的加载技术，其对混凝土类目标的破坏模式和毁伤机理较单一载荷有一定区别。然而，聚
能装药的联合毁伤效应非常复杂，目前学者们多以聚能侵彻体为研究对象，选择忽略爆炸冲击波的破坏
作用，但是这在工程实际中是不可忽视的一项重要内容。此外，由于经济原因，当前研究结论大多基于
小尺度试验所得出，靶体多为有限尺寸的圆柱状。串联侵彻战斗部的实际应对目标多为大尺寸结构，小
尺度试验外推至全尺寸结构可能会得出误导性结论 。因此，为了设计有效的串联侵彻战斗部，有必要
[8]
进行大尺寸混凝土结构的破坏试验，这对于混凝土结构的防护设计和安全评估同样具有重要意义。
为了满足高侵深和大穿孔的要求，本文中设计一种变壁厚弧锥结合罩的 JPC 聚能装药，结合数值模
拟分析其成型参数的变化特征。随后，进行大尺寸钢筋混凝土墙的破坏试验，分析炸高对破坏结果的影
响。构建大范围空气域的数值模型，并基于修正参数的 K&C 模型进行数值模拟，将模拟结果与试验结
果进行对比验证。在此基础上，研究 JPC 高速侵彻和爆炸冲击波对钢筋混凝土墙的联合毁伤效应，分析
墙体厚度对破坏结果的影响。

1 装药结构及成型模拟

1.1 装药结构
经过多轮结构优化，设计出如图 1 所示的变壁厚弧锥结合罩的 JPC 聚能装药。主装药为压装 JH-2

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