Page 160 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 李天宇，等： 典型爆炸冲击载荷下T800碳纤维层合板的损伤特性 第 3 期

表 4（续）
Table 4 (Continued)

−1
−1
试验编号 弹体材质 靶板材质 初速度/(m·s ) 剩余速度/(m·s ) 初动能/J 剩余动能/J 动能损失/J
12 钨 2024-T3航空铝 243 4 208.74 0.06 208.68
13 钨 2024-T3航空铝 368 284 479.40 285.52 193.88
14 YG6 T800/3200 CFRP 182 54 86.95 7.65 79.30
15 YG6 T800/3200 CFRP 230 144 138.86 54.43 84.43

根据表 4，给出入射速度与动能损失、动能 250
损失比例的关系如图 3～4 所示。
由图 3 可以得到，随着入射速度的增大，层 200
合板靶板对钨珠动能的吸收呈现出先下降再缓
E k =0.209 058v+33.131 1，v≥190 m/s， 150
慢线性上升（ i i
loss Kinect energy loss/J
2
R =0.988 8）的特点，其拐点大致位于入射速度为 100
190 m/s 或剩余速度为 120 m/s 处。
对这一现象进行理论分析，认为靶板能量 50 7.08 g tungsten ball-T800 CFRP plate
7.08 g tungsten ball-aluminum plate
吸收的下降阶段主要是靶板结构中应力波的传 5.25 g YG6 tungsten carbide ball-T800
CFRP plate
播时间随速度增大而缩短所致。在低速冲击条 0 150 200 250 300 350 400 450 500 550
−1
件下，靶板的局部响应有足够的时间向周围扩散 Incident velocity/(m·s )
和耦合，造成更大范围的结构变形，从而吸收更 图 3 入射速度与动能损失的关系
多的动能。而在高速冲击条件下，弹体快速贯穿 Fig. 3 Relationship between incident velocity and energy loss
靶板，仅产生局部效应，应力波还未大范围传播 7.08 g tungsten ball-T800 CFRP plate
耦合，因此损失的动能相对较少。对于能量吸收 7.08 g tungsten ball-aluminum plate
5.25 g YG6 tungsten carbide ball-T800
率后段缓慢上升的机理，分析认为钨珠并非刚 CFRP plate
体，在高速冲击下，随着速度的不断增大，弹体的 1.0
内能增大幅度逐渐超过靶板吸收动能的下降幅 0.8
度，破片侵彻靶板后动能的损失将转而缓慢上升。
对图 4 的分析结果表明，随着入射速度的增 Kinect energy loss ratio 0.6
大，破片的动能损失比例（即靶板对破片的能量
吸收率）首先急剧下降，随后逐渐放缓并趋于稳 0.4
定。若沿用图 3 分析中入射速度大于 190 m/s 时 0.2
动能损失大致随速度线性增大的假设，则此时
0
靶 板 能 量 吸 收 率 下 降 的 过 程 大 致 满 足 R absorb = 150 200 250 300 350 400 −1 450 500 550
9 359/v +59/v i （v 的单位为 m/s）的经验关系。 Incident velocity/(m·s )
2
i
i
进一步比较图中相同钨珠破片打击铝板与 图 4 入射速度与动能损失比例的关系
层 合 板 的 情 况 ， 发 现 铝 板 的 能 量 吸 收 率 高 于 Fig. 4 Relationship between incident velocity
and energy loss ratio
CFRP 层合板，表明铝板对破片的防护能力更优。
1.3 靶板受破片载荷侵彻损伤分析
在获得 T800/3200 CFRP 靶板受破片侵彻的内部形貌 CT 扫描结果后，分析发现图像中的异常灰度
区域可有效表征材料在特定厚度层面的分层损伤特征。将表 2 的 CT 扫描结果与现实结果进行对比，可

观察到，CT 图像中的灰度差异直接反映靶板内部损伤状态，材料完整结构处呈现显著的高灰度特征，灰
度值显著降低的区域代表脱层损伤区域，而非实体区域与被穿透的部分则表现为零灰度值的黑色背景。

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