Page 144 - 《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

残余长度，表 3 进一步对比了相应的试验与模拟结果。可以看出：数值模拟预测的侵彻深度相对误差均
小于 20%，弹体残余长度的最大相对误差为 13.1%。这表明所采用的有限元仿真分析方法能够较为准确
地预测弹体侵彻深度，且回收弹体形态随侵彻速度的变化规律与试验基本一致，即速度较低时弹体无明
显变形，随着速度不断提高，弹体逐渐发生头部镦粗和弹身侵蚀现象。

100

90
Penetration depth/mm 70
80
60
50
40
30
Simulation
20 Test [4-5]
0 1 000 2 000 3 000 510 703 807 866 997 Velocity/
−1
Velocity/(m·s ) Unfired 1 016 1 084 1 134 1 288 1 332 1 373 1 457 1 462 1 559 1 778 1 788 1 855 1 866 2 125 2 389 2 655 2 891 (m·s )
−1
(a) Comparisons of penetration depth (b) Comparisons of recovered projectile

65 mm 76.2 mm

66 mm 76 mm

18.3 mm 18.9 mm
10.5 mm

(c) Penetration process at 1 288 m/s (d) Penetration process at 1 866 m/s
图 4 试验与数值模拟结果对比
Fig. 4 Comparisons of test and simulation results

表 3 回收弹体残余长度对比
Table 3 Comparisons of recovered projectile length
回收弹体残余长度 回收弹体残余长度
−1
−1
侵彻速度/(m·s ) 侵彻速度/(m·s )
试验/mm 模拟/mm 误差/% 试验/mm 模拟/mm 误差/%
510 29.9 28.3 −5.4 1 084 21.5 21.2 −1.4
703 28.2 26.3 −6.8 1 134 19.2 20.2 5.2
807 26.6 25.4 −4.5 1 288 18.9 18.3 −3.2
866 24.4 24.3 −0.4 1 332 16.4 17.3 5.5
997 22.1 22.5 1.8 1 373 16.8 16.4 −2.4
1 016 20.3 22.3 9.9 1 457 14.5 16.4 13.1

2.1.2 弹体超高速侵彻深度及靶体内应力时程
钱秉文等 [25] 开展了侵彻速度为 3.08 km/s 的超高速侵彻试验，并通过 PVDF（polyvinylidene fluoride）
压电应力计获取了侵彻过程中靶体内部的应力时程。弹体材料为 93W 钨合金，屈服强度为 731 MPa，密
度为 17.7 g/cm ；弹体直径为 3.5 mm，长度为 10.5 mm；NSC 靶体抗压强度为 42.7 MPa，如图 5(a) 所示。
3
图 5(b) 为测点布置图，其中 PVDF 压电应力计布置于靶体中轴线距迎弹面 70 mm 处。根据试验工况建
立有限元模型，采用的接触算法、网格尺寸和 NSC 靶体删除准则及阈值，93W 钨合金弹体 [41] 和 42.7 MPa
靶体 [35] 材料模型参数确定方法均与 2.1.1 节一致，如表 1～2 所示。图 5(c) 对比了试验和数值模拟的测
点应力时程曲线，可以看出，测点处应力峰值的试验和模拟值分别为 175 和 166 MPa，相对误差为−5.1%。

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