Page 190 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 朱 擎，等： 细长薄壁弹冲击下高强钢-混凝土复合结构的厚度极限计算模型 第 7 期

σ cr 为 743 kN。表 1 给出了试验工况中冲切深度
根据上述参数，计算出弹体结构的承载力极限 s
Δh 和弹体剩余长度 l 的试验实测值和理论预测值。其中，5 mm 高强钢-90 mm C60 钢筋混凝土复合靶发
r
生穿甲，而 10 mm 高强钢-120 mm C60 钢筋混凝土复合靶未发生穿甲。冲切深度与弹体剩余长度的理论
预测与试验结果基本一致。图 10 给出了冲击 10 mm 高强钢-120 mm C60 钢筋混凝土复合靶过程中弹体
和塞块速度位移时程曲线理论预测结果，速度时程曲线符合 2.3 节中的情况Ⅲ，进一步验证了计算模型
的合理性。

表 1 试验值和理论预测值的对比
Table 1 Comparison between the experimental values and the theoretically predicted values
冲切深度/mm 弹体剩余长度/mm
靶体 弹速/(m·s )
−1
实测值 理论值 实测值 理论值
5 mm钢-90 mm C60钢筋混凝土 350 − 5.4 − −
10 mm钢-120 mm C60钢筋混凝土 350 3.75 4.3 170.4 172

Punching velocity u 50 Shear depth
Projectile velocity v s Projectile displacement
300 Shear depth 40
Crush length
Velocity/(m·s −1 ) 200 Displacement/mm 30

20
100
10

0 0.1 0.2 0 0.1 0.2
Time/ms Time/ms
(a) Velocity (b) Displacement
图 10 速度和位移时程曲线理论预测结果
Fig. 10 Theoretical prediction results of velocity and displacement time-history curves

图 11 给出了弹体轴向应力分布的理论计算结果，除弹尖存在局部应力集中现象外，弹体筒部与头
部连接区域均为应力峰值所在，是弹体冲击过程中的薄弱部位。在 5 mm 高强钢-90 mm 钢筋混凝土复
合靶工况中，该区域截面轴向应力理论值达 4 714 MPa；10 mm 高强钢-120 mm 钢筋混凝土复合靶工况
中，应力值则为 4 933 MPa，均显著超过弹体材料的屈服强度 2 276 MPa，表明材料已进入塑性变形阶段。
该计算结果解释了弹体在该区域率先发生压缩膨胀与胀裂破坏的力学机制。

8 000 8 000
Stress/MPa 6 000 (221.4 mm, 4 714 MPa) Stress/MPa 6 000 (221.1 mm, 4 993 MPa)
4 000
4 000
2 000
0 40 80 120 160 200 240 280 2 000 0 40 80 120 160 200 240 280
0
x/mm x/mm
(a) 5 mm high strength steel-90 mm C60 (b) 10 mm high strength steel-120 mm C60
图 11 弹体轴向应力分布理论计算结果
Fig. 11 Theoretical calculation results of projectile axial stress distribution

对两个试验工况中弹体的破坏程度进行分析，当冲击 5 mm 高强钢-90 mm 钢筋混凝土复合靶时，薄
弱部位仅呈现压缩膨胀变形；而冲击 10 mm 高强钢-120 mm 钢筋混凝土复合靶时，则发生压缩胀裂破

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