Page 67 - 《爆炸与冲击》2026年第3期
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第 46 卷       李镕辛，等： CoCrFeNiCu x 高熵合金爆炸成型弹丸药型罩结构的优化与毁伤效能                        第 3 期


                2.4    EFP  侵彻性能验证
                   为深入评估以上最优装药结构所形成                  EFP  的侵彻性能，在原计算模型中纳入了               4340  钢和  C35  混凝
               土作为靶材料。这         2  种材料均可在     AUTODYN    材料库中导入，因此仅列出部分参数的取值，如表                      9 [43]  和
               表  10 [44]  所示。对  4340  钢采用  Grüneisen  状态方程和   J-C  本构模型进行计算。p-α         状态方程和      Riedel-
               Hiermaier-Thoma（RHT）本构模型可以更准确地描述混凝土材料在爆炸冲击、弹体侵彻等高应变率、大变
               形情况下的动态响应         [45] ，为此，采用  p-α  状态方程和    RHT  本构模型对      C35  混凝土进行计算。为确保计算
               结果的准确性和可靠性，2           种计算模型均采用任意拉格朗日-欧拉（arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE）耦
               合算法进行模拟分析。ALE            方法结合了     Lagrange 方法和   Euler 方法的优点，能够准确捕捉物质边界和内
               部  流  动  ， 特  别  适  用  于  处  理  大  变  形  问  题  ， 在  侵  彻  分  析  中  表  现  出  色  。  在  距  离  H E A  药  型  罩  聚  能  装  药

               250 mm  处，分别构建     2  种不同介质的     Lagrange 靶板模型，其中钢靶尺寸为            300 mm×100 mm，混凝土靶尺
               寸为  1 000 mm×1 000 mm，如图   18  所示，计算时间分别设定为          300  和  1 000 μs。

                                                                    [43]
                                                   表 9    4340  钢材料参数
                                            Table 9    Material parameters of 4340 steel [43]
                                                                         −1
                     −3
                ρ/(g·cm )  A/MPa  B/MPa  n     C    m J-C  γ    S    c 0 /(m·s )  D 1  D 2  D 3  D 4   D 5
                  7.85    792    510    0.26  0.014  1.03  2.17  1.49  4 500  0.05  3.44  −2.12  0.002  0.61

                                                                      [44]
                                                 表 10    C35  混凝土材料参数
                                          Table 10    Material parameters of C35 concrete [44]
                 G/GPa   f c /MPa  f t /f c  A  N        Q          B        M        D 1     D 2     f min
                 16.7     35      0.1     1.6   0.61    1.03      0.010 5   0.61      0.61     1     0.01
                                                            −3
                                                                      −1
                A 1 /MPa  A 2 /MPa  A 3 /MPa  B 0  B 1  ρ por /(g·cm )  c por /(m·s )  p crush /MPa  p lock /MPa  n  T 1 /MPa
                 1.22    1.22    2.314   2 920  23.3    600         3       3 527    3 527   3 958   904

                   图  19  为  2  种  HEA EFP  对  4340  钢靶的三维                                 1 000 mm
               映射侵彻计算结果。图           19(a) 为  x=0  时  EFP  的侵  Materials         250 mm  100 mm
               彻结果。速度梯度变化云图表明，在                  240 μs 时          8701 explosive
                                                                   Air
               EFP  对钢靶的侵彻作用已停止，且            EFP  已经发生
                                                                   4340 steel
               了  回  弹  ， 靶  背  无  明  显  变  形  ， 最  终  对  100 mm  厚
                                                                   C35 concrete
               4340  钢靶的侵彻深度为        37.8 mm，开孔直径为                 HEA x=0(x=1)
               26.5 mm，与装药口径的比值为          44.2%，孔内最大             y
               直径为   29.6 mm，与装药口径的比值为            49.3%。           x
               图  19(b) 则为  x=1  时  EFP  对钢靶的侵彻结果。同
               样地，在   240 μs 时  EFP  停止了侵彻作用，速度基
               本衰减至零，对       4340  钢靶形成的侵彻孔深度为
                                                                      图 18    EFP  侵彻  2  种靶标计算模型
               41.5 mm，开孔直径为      25.2 mm，与装药口径的比                Fig. 18    A computational model for EFP penetration
               值为  42.0%，孔内最大直径为         28.1 mm，与装药口                      into two types of targets

               径的比值为     46.8%。2  种  HEA EFP  对钢靶均表现出了较优异的侵彻性能，且                  2  种侵彻孔均呈现葫芦状轮
               廓，证明了    2  种  HEA EFP  具有明显的二次扩孔效应，其具有较强的毁伤后效。

                   2  种  HEA EFP  对  C35  混凝土靶的侵彻过程如图         20  所示，其中：损伤云图的损伤程度范围为                0～1.0，
               不同的颜色代表不同的破坏程度，红色表示最严重的破坏，相应的损伤程度值为                                    1.0，蓝色表示轻微破坏
               或无破坏，损伤程度值为           0，值越大靶体破坏程度越高。图               20(a) 为  x=0  时  EFP  的计算结果，从图中不难
               发现：弹丸对混凝土的毁伤是压缩和拉伸破坏的综合效应；在                           95 μs 时弹丸与混凝土开始发生碰撞，并随



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