Page 12 - 《爆炸与冲击》2026年第6期

第 46 卷 杨笑宇，等： 超高强球面结构抗冲击试验研究 第 6 期

15°
72°
36°

Initial design of
projectile

图 14 弹头损伤状态
Fig. 14 Damage of projectile nose

2.2.3 弹体折断
侵彻过程中，弹体在头部与管体过渡区域发生折断，由于碰撞火光的视觉干扰，仅依据高速摄像记
录过程难以判断折断面形成的确切时间以及位置。同时，观察到未加固混凝土靶体在冲击试验中弹体
保持完整，未出现折断现象。对比分析发现，相同侵彻条件下，曲面碰撞引起的非对称力是上述弹体破
坏表现出巨大差异的关键原因。相较于混凝土靶体冲击试验中弹体受到轴向阻力 F 作用，其截面处于
n
纯压受力状态（图 15(b)），弹体与异形体表面碰撞时产生的法向接触力 f 可等效为质点 C 位置处的集中
n
力与弯矩 M ，使得弹头过渡区域处于压弯受力状态，二者截面应力分布存在明显区别。
d

v 1 v
σ t
1 σ c1
2
M C C
d σ c2
2 M d v δ
1 1 n 2 2 y
F n1
f n F n2
y x
O 2
y
α O 3 x
x F n
O 2
(a) Projectile and irregular object (b) Projectile and regular plane (c) Secondary impact
图 15 侵彻过程受力模型
Fig. 15 Stress state in the penetration process

试验后对加固结构进行回收测定，2 块超高强球面结构表面出现侵蚀，表明碰撞过程中，弹体出现二
次着靶即跳弹行为。因此弹体断裂可能在如下 2 种情况中发生：（1）第 1 次着靶冲击至二次着靶期间

（图 15(a)），（2）二次着靶继续侵彻直至结束过程
中（图 15(c)）。由高速摄像发现，二次着靶点对 8×10 3 4×10 6
B/E
应的超高强球面结构（图 10 中④号结构）先行飞 A
6×10 3 3×10 6
离靶体，后续出现弹管部分飞离靶体，说明弹体
折断行为发生在二次着靶继续侵彻阶段，在接触 A/mm 2 4×10 3 2×10 6 (B/E)/mm 4
力 F 、F n 1 联合作用下，该阶段弹体承受压弯、 3 6
n2
剪切联合作用。 2×10 1×10
为评估弹体易断裂位置，对弹体截面刚度
0 100 200 300 400 500 600
B 及面积 A 进行计算，结果如图 16 所示，E 为弹 Length/mm
体材料的弹性模量。在弹尖轴向 0～160 mm 区
图 16 不同截面弹体抗弯刚度与面积
域，弹体抗弯刚度与面积变化较大，尤其在弹体 Fig. 16 Bending stiffness and cross-sectional
与弹管过渡区域，截面抗弯刚度锐减 40%，面积 area along the projectile

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