Page 166 - 《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

透时间缩短，爆燃扩孔效应降低，导致第 1 层靶板塑性变形区的体积明显减小。对第 2 层靶板进行分析
发现，在无约束条件下，均质活性破片在低速和中速下的变形体积差异不大，这是因为：低速下靶板破坏
表现为隆起，中速下靶板被穿孔，当残余侵彻体无法穿过靶板时，大多数反应材料破碎，爆燃主要发生在
第 1～2 层靶板之间，当残余侵彻体能够穿透靶板，则爆燃主要发生在第 2 层穿孔附近，对其体积变形的
贡献不大，这也解释了扩孔随速度增大的原因；当速度增大后，靶板的塑性变形明显减小；在有约束条件
下，均质活性破片对第 2 层靶板的变形体积显著高于无约束条件。
随着速度的增大，在无约束情况下，“核壳”式复合结构活性破片在高速侵彻过程中对前 2 层靶板
造成的变形体积显著高于均质结构破片，如图 14 所示，这是由于“核壳”复合结构的存在，导致材料内
部波阻抗特性出现了不连续，在撞击过程中，这种结构特征促使基体材料更容易发生破碎，使得材料的
主要能量耗散方式转变为靶板的塑性变形做功，导致其产生的总变形量增大。在有约束的情况下，破片
破碎后发生飞散的现象被极大抑制，避免了材料在强度上的细微差异造成的靶板变形量的差异，而“核
壳”复合结构中钨球的存在使得其穿靶效率得到极大提升，这种结构上的变形做功优势被放大，使得在
受钢壳约束时侵彻多层靶时产生的变形总量反而高于均质结构，在高速撞击下这种差异更加明显。

400 1×10 5 900 1×10 5
Deformed volume Homogeneous fragment Deformed volume Homogeneous fragment
350 Perforation area Core-shell fragment 9×10 4 4 800 Perforation area Core-shell fragment 1×10 5 5
700
8×10
1×10
300
Perforation area/mm 2 250 7×10 4 4 4 4 Deformation volume/mm 3 Perforation area/mm 2 600 1×10 5 5 4 Deformation volume/mm 3
6×10
500
200
1×10
5×10
400
150
9×10
300
4×10
100
7×10
50 3×10 4 4 200 8×10 4 4
100
2×10
0 1×10 4 0 6×10 4
Low speed Middle speed High speed Low speed Middle speed High speed
(a) Unconfined condition (b) Confined condition
图 14 前两层靶板的变形体积和穿孔面积对比
Fig. 14 Comparison between the deformed volume and perforation area of the first two layers of target plates
综上所述，没有约束的“核壳”式复合结构活性破片在以中高速撞击靶板时，对前 2 层靶板的变形
毁伤效应明显优于均质破片。在有约束情况下，2 种结构活性破片的整体强度得到了较大提升，但“核
壳”式复合结构破片对靶板侵彻效率的优势使得其变形毁伤效应得到了提高。
2.3.4 破片反应光强
在活性破片侵彻过程中，火光区的亮度可以作为反应程度的指征 [17] ，不同撞击速度下冲击反应全过
程中发生活性反应的亮度特征如表 7 所示，光强总量的差异见图 15。
从总的反应光强特征值的变化趋势可以看出，在有约束情况下，活性破片反应光强均明显高于无约
束情况下的结果，随着速度的增大，反应光强也随之增大。在无约束情况下，当速度达到约 600 m/s 时，
反应光强对速度的敏感性降低，随着速度的增大，反应光强的总量并没有发生明显的增加，推断此时已
达到材料的最大反应率，速度的增大并不能使材料的反应效率进一步增大。由于无约束情况下破片撞
击第 1 层靶时产生的溅射现象，使得大量碎片材料发生损耗，穿透第 1 层靶后的活性材料总质量减小，影
响了其总能量的释放。
反应光强的最大值几乎总是出现在第 2 层靶板前，从反应光强特征判断，主要的活性反应出现在与
第 2 层靶板的撞击过程中。当破片撞击第 1 层靶板时，发生剧烈破碎，在不存在约束时，破碎后的碎片残
骸向四周飞散，造成了部分质量损失，同时有少部分材料发生了初步反应。在约束存在时，撞击过程中
产生的压缩波在破片内传播，当传播至样品与钢壳的边界时，发生反射，并向传播方向相反的方向继续
传播，由于钢壳的强约束影响，压缩波在材料内部不断叠加，最终使得破片的破碎特性相较于无约束情

013201-12