Page 13 - 《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

减小 70%，属于弹体最易破坏部分。弹管承接弹头过渡区截面的骤然变化引起局部应力骤增，是导致弹
体过渡区折断的关键因素。同时，由折断处弹头表面翘起 15°以及断面与轴向呈约 36°可知，过渡区折断
面的破坏模式为弯剪破坏，折断情况如图 14 所示。
2.3 靶体损伤

表面加固靶体与 C40 混凝土靶体试验后损伤状态如图 17 所示。超高强球面结构采用螺杆对混凝
土靶体进行表面加固，试验后，靶体表面 3 块异形结构脱落、1 块松动，产生细裂缝 3 条、微小裂缝 1 条；C40
混凝土靶体产生贯穿裂缝 9 条、细裂缝 1 条，相较于 C40 混凝土靶体，表面加固靶体的裂缝出现率降低
2
60%，开坑面积为 0 m ，侵彻深度 0 m。此外，螺杆尽数被破坏，其破坏模式可分为 3 种情况：（1）部分拔出
后螺母处剪切破坏；（2）部分拔出后螺杆根部剪切破坏；（3）未拔出螺母处剪切破坏。依据螺杆拔出后的
弯曲状态，可大致估算异形结构靶体脱落时的运动方向，如图 17(a) 所示。

133 cm
104 cm
Direction of movement
Upper
Lower
First penetration Second
target penetration target
(a) Target with UHS-SS (b) Normal target

图 17 试验后靶体损伤情况
Fig. 17 Damage of targets after tests
观察脱落的超高强球面结构撞击点，发现均为贯穿破坏，且破坏形式明显分层，如图 17(a) 所示。一
次着靶后异形结构碰撞点处上部层状剥落，表面光滑，为脆性破坏状态；二次着靶后异形结构碰撞点
的上部犁沟明显，为塑性侵蚀，下部光滑、断面整齐，呈脆性破坏。此外，加固靶体无明显开坑，裂纹从
螺杆处向圆钢桶径向扩展，表层混凝土剥落以及裂缝的形成主要由螺杆的拔出或冲击剪断导致。试验
后，未加固靶体形成漏斗状开坑，开坑面积约 1.22 m ，侵彻深度 0.72 m，共产生 10 条径向裂纹，如图 17(b)
2
所示。
为方便综合比较本文设计的超高强球面结构抗侵彻性能，采用无量纲侵彻深度 [26] ：

(7)
h w = h z cosθ z /h h cosθ h
(8)
T C40 = H p /h w
(9)
α T = T C40 /h h cosθ h
式中：h 为无量纲侵彻深度，是弹体在超高强球面结构中的垂直侵彻深度与 C40 混凝土中的垂直侵彻深
w
度之比；h 和 z θ 分别为弹体在超高强球面结构中的侵彻深度与偏转角；h 和 h θ 分别为弹体在 C40 混凝土
z
h
中 的 侵 彻 深 度 与 偏 转 角 ； T 0 为 偏 航 板 换 算 C40 混 凝 土 抗 侵 彻 能 力 的 等 效 厚 度 ； H 为 偏 航 板 厚 度
p
C4
（8 cm）；α 为抗侵彻能力倍数。
T
在本试验中，C40 混凝土侵彻深度为 72 cm，偏转角为 0°，垂直侵彻深度为 72 cm（h cosθ ）；超高强球
h
h
面结构（厚 8 cm）贯穿，混凝土层有效侵彻深度为 0 cm，即由超高强球面结构加固靶体垂直侵彻深度为
8 cm（h cosθ ）。由式 (6)、(9) 计算所得 h 为 w 0.11，α 为 T 9。
z
z
2.4 抗侵彻能力提升
超高强球面结构设计厚度为 8 cm，试验后仅异形结构出现贯穿破坏，混凝土层未出现侵彻破坏，即

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