Page 12 - 《爆炸与冲击》2026年第4期

第 46 卷 董建才，等： 射流侵彻混凝土预损伤对弹体侵彻性能的影响 第 4 期

3 弹体侵彻预损伤混凝土规律分析

3.1 数值模拟分析

基于 LS-DYNA-2D 数值模拟方法，开展弹 Shaped charge Pre-damaged target Projectile
体侵彻预损伤混凝土靶体数值模拟，获得预损伤
混凝土靶体后采用重启动方法，建立弹体侵彻预
Obtain Restart
损伤混凝土靶体数值模型如图 13 所示。
弹体头部网格大小与靶体加密区域网格保
持一致，加密区域网格尺寸为 0.3 mm×0.3 mm，
弹体材料通过 PLASTIC_KINEMATIC 本构模型
图 13 弹体侵彻预损伤混凝土数值模拟模型建立过程
进行描述，相关主要参数可参考文献 [18-19]，弹
体初始速度按照试验工况进行设定。通过已有 Fig. 13 Development of a numerical simulation model for
projectile penetration into pre-damaged concrete
文献 [20] 中 HJC 模型参数对试验中混凝土靶标

进行描述，并添加 MAT_ADD_ EROSION 失效准
Ø6 mm
则来控制混凝土单元拉伸失效删除 [21] 。
射流侵彻后混凝土靶体的预损伤状态如图 14
所示，测量得到混凝土靶体侵彻深度为 434 mm，
与 3 发试验相比对应相对误差分别为−5.6 %、0.9 % 434 mm
及 3.8 %，靶体开孔中间位置对应孔径约为 6 mm，
与试验所测得开孔直径基本一致。开孔形态细
长，由于射流在靶体底部的堆积作用，孔洞底部
形态呈现水滴形。
数值模拟得到的弹体侵彻深度对比试验结 图 14 射流侵彻后靶体损伤状态
Fig. 14 Concrete damage after jet penetration
果如表 4 所示，表中数值模拟结果中括号里数据
为与试验相比的误差，从对比中可以看出数值模拟结果与试验吻合较好，侵彻深度最大误差为−5.6%，表
明数值模拟方法准确性良好。

表 4 混凝土靶体侵彻深度对比
Table 4 Comparative analysis of penetration depth in concrete targets under projectile impact
侵彻深度/mm
−1
初始速度/(m·s ) 试验 数值模拟
射流侵彻 弹体侵彻预损伤靶体 射流侵彻（相对误差/%） 弹体侵彻预损伤靶体（相对误差/%）
835 460 527 520 (−1.3)
740 430 440 434 (−5.6) 428 (−2.7)
666 418 388 387 (0.3)

3.2 模型验证
基于前文假设及相关试验研究，射流侵彻后靶体损伤区材料强度沿径向线性变化。其中损伤区范
围约为开孔直径的 5 倍 [5, 22] ，空腔边缘处损伤混凝土等效抗压强度约为 0.55 倍原始材料抗压强度 [10] 。由
此代入至图 3 所示的靶体强度曲线即可计算得到，在靶体损伤段，预损伤混凝土靶体强度变化系数 a、
b 分别为 0.112 5、0.437 5，预损伤靶体抗压强度变化关系为：
®
1≤R≤5
(0.1125R+0.4375)f c
′
f = (18)
c
f c R＞5
041001-9