Page 160 - 《爆炸与冲击》2026年第01期

第 46 卷 薛建锋，等： 核壳式复合活性破片对间隔靶的毁伤效应 第 1 期

(3) 计算步长：根据点云数据在 x 和 y 方向上的范围（最大值和最小值）以及网格特征尺寸，计算每个
网格在 x 和 y 方向上的步长。
(4) 转换为网格坐标：将点云数据中每个点的 x 和 y 坐标转换为网格坐标，通过除以步长并取整，将
每个点分配到相应的网格。
(5) 数据统计：遍历点云中的每个点，根据其网格坐标将其 z 值累加到对应网格的总和中，并统计该
网格的点的个数。
(6) 计算网格高度：对每个网格，将该网格内所有点的 z 值总和除以点的数量，得到该网格的平均
z 值。如果一个网格内没有任何点，将其平均值设为一个特定的替换值。
(7) 处理缺失数据：对于没有包含任何点的网格，通过考虑周围网格的平均 z 值来估计一个合理的
值。通常涉及到一个确定邻域的过程，其中会考虑到一个预定义的半径来确定邻域的大小。
(8) 数据输出：输出处理后的靶板变形云图以及相应的矩阵 M。
(9) 统计穿孔个数与穿孔面积：对得到的矩阵 M 基于文献 [16] 提出的深度优先搜索算法的思想，实
现对靶板穿孔个数与各个穿孔面积的统计。
以 17 cm×17 cm 的靶板为例，在靶板上设置 4 个直径分别为 2.0、2.5、3.0、3.5 cm 的圆孔。为与实际
扫描出的点云对应，生成的点云文件包含 9.5×10 个数据点，且为随机分布，将带孔靶板的三维点云数据
5
导入自编源程序中，可以输出经过处理后的靶板的变形云图，如图 6（b）所示。由计算结果可知，处理程
序计算得出的穿孔面积与理论计算面积的误差最大仅为 5.19%，在接受误差范围内。使用该源程序在计
算包含 9.5×10 个数据的靶板点云文件时具有良好的可信度。
5

Volume/mm 3
22.00
5 19.25
4 16.50
3 13.75
2 11.00
1 z/mm
0 8.25
0 2 4 12 14 16 −1 5.50
2.75
6
8
10 12 4 6 8 10 0
y/cm
14
x/cm
16 0 2
(a) Original state point cloud map (b) Processed deformation cloud map (c) Target after completing deep search
图 6 完成评估程序前后的靶板
Fig. 6 target before and after the evaluation procedure
2.2.2 变形体积
采用与前文类似的方法编写靶板体积的计算程序，存储于矩阵 M 中。该矩阵记录了靶板在冲击载
荷作用下的响应结果。通过设定变形量阈值条件，筛选出矩阵 M 中位移量超过阈值的区域，识别出靶板
的塑性变形区域。将塑性变形区域的位移数据和单元面积相乘后累计求和，计算靶板的塑性变形区体
V p 输出，用于后续毁伤效应分析。
积 V p ，将计算得到的塑性变形区体积
对于存在穿孔的靶板，将其变形体积划分为塑性变形区、柱状穿孔区和球缺状冲塞区 3 部分，如图 7
V d 由以上 部分相加得出：
所示。靶板的变形体积 3
(1)
V d = V p +V c +V s
A s 与靶板的最大
式中：塑性变形区的体积 V p 由计算程序处理生成得出，柱状穿孔区的体积 V c 由穿孔面积
L max 计算得到：
挠度
(2)
V c = A s L max

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