Page 143 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 吴 昊，等： 超高速武器战斗部侵彻效能分析与混凝土遮弹层设计 第 3 期

为 45 钢，屈服强度为 380 MPa；弹体直径为 6 mm，长径比为 5，质量约为 6 g；NSC 靶体抗压强度为
52.5 MPa。如图 3 所示，根据试验工况采用显式动力学有限元软件 ANSYS/LS-DYNA 建立 1/4 对称有限
元模型，靶体外侧设置固定边界以模拟试验中靶体周向钢箍的约束效果。弹、靶均采用拉格朗日单元，
网格尺寸经敏感性分析确定为 1 mm。45 钢弹体的 JC 模型参数取值基于已有研究 [40] 和试算结果综合确
定，如表 1 所示。其中：ρ 为密度，A 为屈服强度，B 为应变硬化常数，n 为应变硬化指数，C 为应变
C
C
C
C
J
J
J
J
率硬化系数，m 为热软化指数，D ～D C 为失效参数。NSC 靶体的 HJC 模型参数取值基于任根茂等 [35]
C
J 1JC 5J
提出的方法确定，如表 2 所示。其中：f 为单轴抗压强度，A HJ C 为无量纲黏度常数，B HJ C 为无量纲压力强
c
化系数，N HJ C 为无量纲压力硬化指数，S maxHJ C 为材料最大强度，p lockHJ C 为压实压力，K 1HJC ～K 3HJ C 为状态方
程系数，D 1HJ C 和 D 2HJ C 为损伤参数，C HJ C 为应变率系数。弹、靶均采用*MAT_ADD_EROSION 关键字中的最
大主应变删除准则表征单元失效，其阈值分别取 0.5 和 0.1。弹靶接触算法通过*CONTACT_ERODING_
SURFACE_TO_SURFACE 实现，当单元失效删除时，该接触算法能够自动更新接触面，适用于侵彻工况
的模拟。
Fixed boundary

150 mm
Ø6 mm
30 mm 400 mm
NSC target

Projectile Symmetry planes
Projectile NSC target
(a) Projectile and NSC target of test [4] (b) Finite element model

图 3 试验弹、靶 及有限元模型
[4]
[4]
Fig. 3 Projectile and NSC target of test and finite element model

表 1 弹体的 JC 材料模型参数
Table 1 JC material model parameters of projectile
材料 ρ/(g·cm ) A JC /MPa B JC /MPa n JC C JC m JC D 1JC D 2JC D 3JC D 4JC D 5JC
−3
45钢 7.85 380 660 0.4 0.64 1.40 0 0 0 0 0
93W钨合金 17.7 600 1 200 0.494 0.81 0.82 1 0 0 0 0
D6A钢 7.85 1 420 1 018 0.6 0.5 1.07 0.9 0 0 0 0
DT300钢 7.85 792 510 0.26 0.014 1.03 0.05 3.44 −2.12 −0.01 0.61
30CrMnSiNi2MoVE 7.85 1 300 2 483 0.474 0.09 1.07 0.692 1.581 −3.053 −0.02 2.98

表 2 混凝土的 HJC 材料模型参数
Table 2 HJC material model parameters of concrete target
材料 f c /MPa A HJC B HJC N HJC S maxHJC p lockHJC /GPa K 1HJC /GPa K 2HJC /GPa K 3HJC /GPa D 1HJC D 2HJC C HJC
52.5 0.28 1.85 0.84 15 1.21 12 135 698 0.04 1.0 0.006
NSC
42.7 0.28 1.85 0.84 15 1.21 12 135 698 0.04 1.0 0.006
142 0.3 1.73 0.79 7 3.47 116 −243 506 0.04 1.0 0.005
UHPC
115 0.3 1.73 0.79 7 3.47 116 −243 506 0.04 1.0 0.005

图 4(a)～(d) 分别给出了侵彻深度和回收弹体形态，以及侵彻速度分别为 1 288 m/s 和 1 866 m/s 两个

工况的试验与数值模拟结果对比。此外，Kong 等 [4] 给出了 510～1 457 m/s 速度侵彻试验后回收弹体的

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