Page 5 - 《爆炸与冲击》2026年第4期
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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

               as the ratio increases further. When the damage state of the target is certain, decreasing the projectile diameter or increasing the
               CRH of the ogive-nosed projectile is more advantageous to increase the penetration depth.
               Keywords:  pre-damaged concrete; numerical simulation; shaped charge; high-speed penetration

                   随着防护结构的不断升级，使其对钻地弹的抵抗能力逐渐增强，为增强弹体对深埋目标的打击能
               力，基于破爆型串联战斗部方法，通过前级聚能装药对目标进行初次毁伤，形成细长孔洞，诱导弹体沿损
               伤空腔对目标进行侵彻，为后级侵彻弹体提供更为有利的侵彻环境，近期受到学者们的广泛关注。
                   学者们对弹体侵彻预损伤混凝土理论模型进行了大量研究，Murphy                            [1]  最早对弹体侵彻预损伤混凝
               土问题进行了研究，获得了侵彻深度的预测公式，串联战斗部概念开始逐步运用至相关武器平台上。随
               后  Folsom 、Mostert [3]  通过试验方法获得了不同开孔直径下弹体侵彻贯穿开孔混凝土靶体的侵彻数据，
                       [2]
               为后期相关理论的建立提供了数据支撑。Teland                   [4]  通过空腔膨胀理论对弹体侵彻贯穿开孔混凝土的阻
               力进行了计算，对弹体侵彻预开孔混凝土的侵彻深度进行了预测，预测结果与试验数据                                      [2-3]  基本一致。此
                        [5]
               后，王树有 、张雷雷等         [6]  分别考虑了孔型参数、损伤弱化等因素，对弹体侵彻预损伤混凝土靶体模型进
               行了不同形式的改进；Sohn 等          [7]  在优化弹体侵彻预开孔混凝土模型时考虑了开孔深度，将预开孔靶体分
               成了损伤区与完整区两部分，并通过数值模拟对模型的准确性进行了验证。由于通过试验对弹体侵彻
               预损伤混凝土问题进行研究时试验难度较大且成本较高，因此相关试验研究较少。其中，Hu                                         等 [8-9]  开展
               了前级爆炸成型弹丸（explosively formed projectile， EFP）、后级动能弹对混凝土靶体的连续侵彻试验研
               究，试验中涵盖了不同强度、不同层数的混凝土靶体，为                         EFP  侵彻条件下混凝土损伤以及弹体二次侵彻
               问题提供了较为详细的试验数据参考。许香照                     [10]  通过直径为   320 mm  的聚能装药对边长为          4 m  的混凝
               土靶体进行了侵彻试验，对试验后靶体的剖切试样进行了材料强度测试，获得了损伤混凝土靶体的强度
               变化规律。邓佳杰等         [11] 、钟坤等 [12]  分别对弹体侵彻预开孔铝靶、钢靶进行了试验研究，均证实了靶体预
               开孔对保持后级弹体侵彻弹道准直、提升侵彻深度方面有明显的积极效果。通过数值模拟方法可以获
               得更为完善的侵彻数据，且可以进行大规模的规律分析研究，李强等                              [13]  对弹体斜侵彻预开孔靶体问题进
               行了数值模拟研究，分析了攻角变化对后级弹体侵彻深度及弹体姿态的影响规律。柯明等                                             [14]  通过
               LSDYNA  重启动方法分析了前级环形切割器口径对后级弹体的影响规律。
                   综上所述，学者们对弹体侵彻预损伤混凝土问题研究时，常把预损伤混凝土进行简化，忽略了靶体
               损伤对后级侵彻弹体的影响，且缺少前级射流、后级动能弹对混凝土目标的侵彻试验数据。因此，本文
               建立考虑混凝土损伤的弹体侵彻预损伤混凝土理论计算模型，并开展弹体侵彻预损伤混凝土试验，依照
               试  验  数  据  验  证  模  型  的  准  确  性  ， 并  对  弹  靶  参  数  对  弹  体  侵  彻  预  损  伤  混  凝  土  靶  体  过  程  的  影  响  进  行  分  析  。

                1    弹体侵彻预损伤混凝土靶分析模型


                1.1    预损伤靶体强度变化关系
                   由于射流对靶体产生的应力波传播连续，混凝土的损伤过程是连续的，许多学者将射流侵彻后的损
               伤区靶体强度随径向位置近似于线性变化，且对各自的试验数据均有较为准确的拟合结果。相关试验                                              [10]
               也验证了这一关系，试验测得不同位置处试样抗压强度如图                           1(a) 所示，图中纵轴为剖切试样抗压强度                f cd
                                  f c  的比值，R  为取样位置距靶体中轴线的距离与空腔半径的比值。在空腔膨胀理论
               与原始靶体抗压强度
                                           s f c  ，其中  s 为无量纲经验常数 ，可通过下式进行计算：
                                                                     [4]
               中，将静态空腔膨胀压力拟合为
                                                               −0.544
                                                       s = 82.6 f c                                     (1)
               式中：常数    s 随材料抗压强度        f c  的变化而变化，当    f c  减小时，对应无量纲经验常数          s 增大。计算出对应损
                                                                                 s f c  的比值随  的变化关系如
               伤混凝土试样的静态空腔压力              s d f cd  与未损伤混凝土的静态空腔膨胀压力                        R
               图  1(b) 所示。
                   可以看出，无论是剖切试样的抗压强度或对应静态空腔膨胀压力，均沿预损伤靶体径向线性变化，



                                                         041001-2
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