Page 104 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 吴 昊，等： 基于战斗部侵彻动爆一体化效应的遮弹层设计 第 5 期

下 NSC 和 UHPC 遮弹层的临界震塌和临界贯穿厚度系数。通过计算，SDB、WDU-43/B 和 BLU-109/B 战

斗部侵彻动爆作用下，NSC 遮弹层的临界震塌厚度分别为 4.66、6.94 和 8.95 m，临界贯穿厚度分别为
1.81、3.75 和 4.09 m，UHPC 遮弹层的临界震塌厚度分别为 1.82、4.16 和 5.26 m，临界贯穿厚度分别为
1.39、2.79 和 2.72 m。对比表 7 可以得出，3 种原型战斗部打击 NSC 和 UHPC 遮弹层下，采用侵彻动爆一
体化方法预测的临界震塌厚度和临界贯穿厚度较传统侵彻静爆法计算结果增大约 5%～30%。

Projectile
Explosive

Cratering Destructive depth

Scabbing limit Cratering Destructive depth Perforation limit
Cratering Destructive depth

Scabbing cracking Perforating
cracking

(a) Cratering (b) Critical scabbing (c) Critical perforation
图 18 弹体侵彻爆炸作用下遮弹层典型破坏模式
Fig. 18 Typical failure patterns of a shield under combined effect of penetration and explosion

4 总结与展望

提出了一种侵彻动爆一体化有限元分析方法，真实再现了战斗部侵彻和带壳运动爆炸的全过程，进
一步对 3 种典型战斗部打击下 NSC 和 UHPC 遮弹层的厚度开展了计算分析与设计，得到以下主要结论。
(1) 基于装药体积填充和侵彻爆炸分步耦合技术，提出了三阶段弹体侵彻动爆一体化有限元分析方
法。基于已有的装药运动爆炸试验以及 NSC 和 UHPC 靶体侵彻静爆试验，验证了所采用的弹靶本构模
型、参数取值和数值算法对描述爆炸波传播、靶体内应力峰值和开裂行为及其损伤演化的准确性。
(2) 侵彻爆炸应力场叠加效应和弹壳约束及其断裂破片作用导致基于侵彻动爆一体化有限元分析
方法预测得到的靶体破坏较传统侵彻静爆法预测结果更严重。随着弹载装药起爆时刻的延迟，开坑直
径呈现先增大后减小的趋势，而破坏深度不断增大，并在侵彻速度降为零的时刻起爆达到最大破坏深
度。针对遮弹层设计，应选择侵彻速度降为零的时刻作为原型战斗部最不利打击工况的起爆时刻。
(3) SDB、WDU-43/B 和 BLU-109/B 等 3 种原型战斗部侵彻动爆作用下，NSC 遮弹层的破坏深度分
别为 1.33、2.70 和 2.35 m，临界震塌厚度分别为 4.66、6.94 和 8.95 m，临界贯穿厚度分别为 1.81、3.75 和
4.09 m；UHPC 遮弹层的破坏深度分别为 0.79、1.76 和 1.70 m，临界震塌厚度分别为 1.82、4.16 和 5.26 m，
临界贯穿厚度分别为 1.39、2.79 和 2.72 m。采用侵彻动爆一体化方法计算得到的破坏深度、临界震塌厚
度和临界贯穿厚度较传统侵彻静爆法计算结果增大约 5%～30%，传统侵彻静爆法对于遮弹层设计偏于
危险。
需要指出的是，对于新型注浆刚玉块石遮弹层，吴昊等 [27] 前期基于侵彻静爆法对其设计方法开展了
相应的研究，考虑到刚玉强度高达 2 GPa，战斗部在侵彻阶段会出现严重的变形甚至断裂现象，从而导致
侵彻效能降低或装药提前起爆。因此，对于刚玉块石混凝土遮弹层，建议采用侵彻静爆法的计算结果 [27]
进行设计。

参考文献：
[1] FAN Y, CHEN L, YU R Q, et al. Experimental study of damage to ultra-high performance concrete slabs subjected to partially
embedded cylindrical explosive charges [J]. International Journal of Impact Engineering, 2022, 168: 104298. DOI: 10.

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