Page 95 - 《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

图 3 对比了 2 发试验中不同方位角入射空气冲击波压力峰值的试验与模拟结果。可以看出：工况

No.582 中，13.8º和 15.3º测点的模拟结果与试验值的相对误差分别为–26.1% 和–25.0%，其为同一发试验
中对称布置的传感器测得，可能因试验误差导致与模拟结果差别较大。其余测点以及工况 No.587 中所
有测点的误差在 20% 以内，结果吻合较好，验证了所采用的有限元分析方法对装药运动爆炸波传播和压
力峰值预测的可靠性。

Peak pressure/kPa 500 Simulation Peak pressure/kPa 500 Simulation
1 000 Test [16] 1 000 Test [16]
750
750
250
250
0
13.8 15.3 43.2 44.3 73.0 73.4 0 14.1 15.9 44.4 45.7 74.8 75.3
Angle/(°) 40 Angle/(°)
40
Relative error/% −20 0 Relative error/% −20 0
20
20

−40
13.8 15.3 43.2 44.3 73.0 73.4 −40 14.1 15.9 44.4 45.7 74.8 75.3
Angle/(°) Angle/(°)
(a) No.582 (b) No.587
图 3 空中入射冲击波峰值的试验 [16] 与数值模拟结果对比
[16]
Fig. 3 Comparisons of test and simulated peak pressures incident shock wave
1.2.2 NSC 靶体侵彻静爆试验
程月华等 [3] 开展了 40 MPa NSC 靶体的侵彻静爆试验，其中弹体直径为 105 mm，质量为 20 kg；圆柱
形靶体的直径为 2 500 mm，高度为 2 000 mm；圆柱形 TNT 炸药的直径为 105 mm，质量为 5 kg。图 4 给出
了侵彻和静爆试验的布置及相应的有限元模型，根据试验中弹壳、装药和靶体的对称性，建立 1/4 有限
元模型并设置对称边界，弹壳、内部填充物和靶体网格尺寸均取 10 mm。试验中弹体未发生明显变形，
因 此 ， 弹 壳 和 内 部 填 充 物 选 用 *MAT_RIGID 材 料 模 型 表 征 。 弹 壳 密 度 、 弹 性 模 量 和 泊 松 比 分 别 取
7 850 kg/m 、210 GPa 和 0.3，通过调整内部填充物密度，使有限元模型中的弹体质量与试验保持一致。
3
TNT 炸药采用*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN 材料模型和*EOS_JWL 状态方程表征，NSC 靶体采用
*MAT_RHT 材料模型表征，相关参数取值分别见表 1 和 2。表中：σ 为单轴压缩强度，G 为剪切模量，
c
σ ∗ σ ∗ g * g * ξ 为剪切模
t 、 s 分别为归一化拉伸强度和归一化剪切强度， c 、 t 分别为压缩屈服比和拉伸屈服比，
量衰减系数，A 和 n 为失效强度面参数，Q 和 0 B 为 Lode 角参数，A 、n 为残余强度面参数，D 、D 为损伤
2
f
1
f
ε m 为最小残余损伤应变，α 为初始孔隙度，p 为破碎压力，p 为密实压力，N 为指数，A 、A 和
2
E
C
0
参数，
p 1
Projectile

Air
Explosive
Target
Target
Target Target
Projectile Explosive
Symmetry plane Symmetry plane
(a) Penetration test (b) Static charge explosion test
[3]
图 4 NSC 靶体侵彻静爆试验 及有限元模型
[3]
Fig. 4 Penetration and static charge explosion test and finite element models of NSC target

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