Page 6 - 《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

靶体分为素混凝土和蜂窝钢表层约束混凝
土两类，所使用的混凝土按 C50 配置，养护 28 d
后，测得其平均抗压强度为 52 MPa。素混凝土
∅ 380 mm×600 mm，外侧以
靶的混凝土尺寸为
10 mm 厚的钢板进行约束。蜂窝钢表层约束混凝
土靶的尺寸与素混凝土靶相同，但在靶体表面 图 2 试验弹体
内嵌了不同尺寸的蜂窝钢管对靶体表面进行约 Fig. 2 Experimental projectile

束。蜂窝钢管均为正六边形，壁厚 T=2.5 mm，内
Steel sleeve
切圆直径 D=60 mm，深度分别为 H=20, 50 mm。 Honeycomb steel
引 入 3 个 无 量 纲 参 数 描 述 蜂 窝 管 的 特 征 尺 寸 ： 2.5 mm
蜂 窝 管 特 征 内 径 U=D/d； 特 征 管 深 V=H/h； 特 Rebar D=60 mm
征 壁 厚 W = T / d 。 本 次 试 验 蜂 窝 管 特 征 内 径
U=8.33， W=0.07， 埋 深 20 和 50 mm 的 特 征 管 H
深分别为 V =0.56 和 V =1.39。排布方式如图 3 Shelling device Concrete target
50
20
所示。为了保证在浇筑混凝土和后期试验过程
图 3 侵彻试验靶体
中蜂窝钢的稳定性，将蜂窝钢通过钢筋焊接在钢
Fig. 3 Target for penetration test
桶上。
1.2 试验结果
共开展了 3 发试验，目标靶体分别为 C50 素混凝土（简称 H0）、深度 20 mm 钢管约束 C50 混凝土（简
称 H20）和深度 50 mm 钢管约束 C50 混凝土（简称 H50）。激光测得侵彻 H0、H20、H50 试验弹体初始速
度分别为 1 469.8、1 533.5 和 1 456.7 m/s。
−1
为了捕捉弹体着靶姿态，在靶仓侧面架设高速摄像机，摄像帧率为 5×10 s ，弹体侵彻 H20 靶体的
5
高速摄像结果如图 4 所示。可见弹体和弹托完全分离，分离后弹体姿态稳定，垂直侵入混凝土靶体；弹
体在 t = 68 μs 时到达靶面，t=94 μs 时完全钻入靶体，区间平均速度为 1 384.6 m/s。

Bullet Point of
impact

Axis
Sabot fragment
Target

t=0 μs t=68 μs t=94 μs
图 4 弹体撞击蜂窝靶体过程的高速摄像
Fig. 4 Impact process of honeycomb target subjected to projectile captured by high-speed camera

1.2.1 靶体表面毁伤与成坑
3 组侵彻试验完成后，使用 SHINING 3D EinScan-Pro+三维扫描仪得到精度为 0.1 mm 的开坑三维图
像，接着利用 Geomagic Studio 软件提取坑的边缘点坐标，使用最小二乘法拟合边缘坐标点得到圆形等效
成坑轮廓，采用圆的半径为开坑半径，用以进行后续分析。试验后的靶体表面形态、扫描图像和开坑拟
合曲线如图 5 所示。

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