Page 107 - 《爆炸与冲击》2026年第6期

第 46 卷 崔 莹，等： 基于统一强度理论的弹体侵彻天然气管道局部损伤塑性半径统一解 第 6 期

Stress/MPa Stress/MPa Stress/MPa
367.930 167.560 188.820
327.050 148.940 167.840
286.170 130.330 146.860
245.290 111.710 125.880
204.410 093.089 104.900
163.530 074.472 083.918
122.640 055.854 062.939
081.763 037.236 041.959
040.881 018.618 020.980
0 0 0
(d) 4 mm grid (e) 6 mm grid (f) 6 mm grid
(2 ms after penetration) (1 ms after penetration) (2 ms after penetration)
图 8 不同网格尺寸和不同时刻的弹体侵彻区局部应力云图
Fig. 8 Stress contour maps of different grid sizes and at different times
加。其中，网格尺寸为 2 mm 时，在侵彻区内模拟能够有效捕捉应力集中与塑性区细节，但计算成本较
高；网格尺寸为 4 mm 时，在保证结果精度基本不变的前提下，计算效率显著提升。
综合考虑计算精度、塑性区收敛性以及计算效率，最终采用侵彻区的局部加密网格尺寸为 2 mm，非
加密区的网格尺寸为 4 mm，作为后续数值模拟的统一网格方案。整体模型及局部加密区域的有限元网
格划分如图 9 所示。

y
x
0 15 30 45 60 mm z
(a) Three-dimensional view of the finite element model (b) Meshed finite element model
图 9 有限元模型
Fig. 9 Finite element model
2.3 数值模拟结果
图 10 为截取侵彻部分管道有限元模型遭受弹体侵彻瞬间的应力云图，模拟获取的塑性半径约为
7.3 mm，与试验值 7.5 mm 的相对误差为 2.67%，表明数值模拟的结果可信。

Cavity
Stress/MPa
352.26
313.12
273.98
234.84 Elastoplastic zone
195.70
156.56
117.42 Plastic zone
078.28
039.14
0

0 25 50 750 100 mm

图 10 数值模拟结果
Fig. 10 Numerical simulation results

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