Page 11 - 《爆炸与冲击》2025年第12期

第 45 卷 李孝臣，等： 蜂窝管表层约束混凝土抗高速侵彻性能研究 第 12 期

3 蜂窝管约束混凝土抗侵彻性能正交分析

3.1 模拟参数设计
中低速侵彻正六边形钢管约束混凝土侵彻 表 4 正交模拟设计
深度与蜂窝管特征内径、特征壁厚有关 [9-10] ，但 Table 4 Orthogonal simulation design
对于超高速侵彻尚无定论。为了探究高速侵彻
方案 T/mm H/mm D/mm 材料
条件下蜂窝管约束混凝土的抗侵彻性能，采用
1 1.0 50 30 钢
4
L9(3 ) 正交表 [26] 设计不同侵彻工况（不同蜂窝管
2 1.0 100 90 铝
的高度、壁厚、内切圆直径、材料），利用物质点
3 1.0 150 60 钨
法和前文的材料参数进行数值模拟。侵彻速度
4 2.5 50 90 钨
为 1 500 m/s，粒子和背景网格大小同上，钨和铝
5 2.5 100 60 钢
的本构模型采用理想弹塑性模型，参数见文献 [27]，
6 2.5 150 30 铝
正交模拟设计表如表 4 所示。
7 4.0 50 60 铝
3.2 不同组合对侵深的影响
8 4.0 100 30 钨
9 种工况下侵彻完成侧面损伤云图对比如 9 4.0 150 90 钢
图 13 所示（钢：G，铝：L，钨：W）。可以看出在侵
彻过程中，金属蜂窝管约束长度范围内，混凝土损伤主要集中于金属蜂窝管内部，一旦弹体侵彻深度超
过金属蜂窝管长度，弹体周围混凝土破碎范围将会加宽，尤其是在蜂窝管与混凝土交界面上均会出现较
大损伤，这是由于金属管约束释放之后引起的阻抗失配引起的，与试验观测的结果一致。
不同工况侵彻过程速度和位移-时间变化曲线如图 14 所示。

Damage
T1-H50-D30-G T1-H100-D90-L T1-H150-D60-W 1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
T2.5-H50-D90-W T2.5-H100-D60-G T2.5-H150-D30-L
0.2
0.1
0

T4-H50-D60-L T4-H100-D30-W T4-H150-D90-G

图 13 侵彻完成侧面损伤云图对比
Fig. 13 Comparison of side damage nephograms after penetration

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