Page 193 - 《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

(1) 探究了细长薄壁弹冲击下高强钢-混凝土复合结构抵抗/失效模式及防护机理。复合结构在弹体
冲击下的变形和破坏模式为剪切冲塞，其防护机理主要体现在 2 个方面：其一，高强钢凭借其高强度特
性，使得弹体无法形成有效的局部侵入，混凝土背板能够限制高强钢因厚度尺寸限制而可能发生的弯曲
断裂，两种材料实现优势互补；其二，细长薄壁弹体在冲击过载作用下会在头筒连接处率先发生压缩胀
裂破坏，降低了其对复合结构的冲击能力。
(2) 建立了细长薄壁弹体冲击下高强钢-混凝土复合结构厚度极限计算模型。分析弹体冲击过程中
的结构强度，给出了弹体结构破坏判据。结合弹体结构强度分析对完整弹体冲击下的厚度极限计算模
型进行了修正，提出了细长薄壁弹体冲击下的复合结构厚度极限计算模型。通过对试验工况的理论预
测，初步验证了模型的合理性。
(3) 提出了高强钢-混凝土复合结构的设计思路。高强钢-混凝土复合结构应注重 2 方面设计，一是
高强钢材料强度选择，确保弹体无法对高强钢形成局部侵入；二是复合结构厚度设计，结构厚度满足弹
体冲击下的结构强度，防止高强钢和混凝土背板发生剪切冲塞破坏。
(4) 对计算模型的不足进行了讨论。一是阐明了模型中的部分参数具有经验性，难以通过理论推导
获得，后续还需通过试验进行经验性拟合。二是指出模型因忽略弹体质量损失、未考虑高强钢的应变率
效应和低估剪切面积等原因，导致厚度极限计算趋于保守，后续研究需要结合误差产生的原因对模型进
行修正。
(5) 对计算模型的适用性进行了讨论。阐明了本文计算模型是基于装药侵彻弹在常规弹速（＜ 900 m/s）
工况下的冲击问题。对于长杆弹高速侵彻（1 500～3 000 m/s）、爆炸成型弹丸（1 400～3 000 m/s）及聚能射
流（最高可达 20 km/s 以上）等超高速冲击问题，本文提出的计算模型将不再适用。

参考文献：
[1] 任辉启, 穆朝民, 刘瑞朝, 等. 精确制导武器侵彻效应与工程防护 [M]. 北京: 科学出版社, 2016: 27–30.
[2] 杨秀敏, 邓国强. 常规钻地武器破坏效应的研究现状和发展 [J]. 后勤工程学院学报, 2016, 32(5): 1–9. DOI: 10.3969/
j.issn.1672-7843.2016.05.001.
YANG X M, DENG G Q. The research status and development of damage effect of conventional earth penetration weapon [J].
Journal of Logistical Engineering University, 2016, 32(5): 1–9. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7843.2016.05.001.
[3] 赖建中, 何勇, 任辉启. UHPC 防护工程材料研究进展 [J]. 防护工程, 2023, 45(1): 1–7. DOI: 10.3969/j.issn.1674-1854.
2023.01.001.
LAI J Z, HE Y, REN H Q. Progress of UHPC protective engineering material research [J]. Protective Engineering, 2023,
45(1): 1–7. DOI: 10.3969/j.issn.1674-1854.2023.01.001.
[4] 徐世烺, 吴平, 周飞, 等. 活性粉末混凝土抗多次侵彻实验研究及数值预测 [J]. 爆炸与冲击, 2021, 41(6): 063301. DOI:
10.11883/bzycj-2020-0165.
XU S L, WU P, ZHOU F, et al. Experimental investigation and numerical prediction on resistance of reactive powder concrete
to multiple penetration [J]. Explosion and Shock Waves, 2021, 41(6): 063301. DOI: 10.11883/bzycj-2020-0165.
[5] 吴平, 周飞, 李庆华, 等. 超高韧性水泥基复合材料—纤维混凝土组合靶体抗两次打击试验研究 [J]. 爆炸与冲击, 2022,
42(3): 033301. DOI: 10.11883/bzycj-2021-0178.
WU P, ZHOU F, LI Q H, et al. Experimental study on the resistance of the ultra high toughness cementitious composites
material-fiber concrete composite targets subjected to twice projectiles impact [J]. Explosion and Shock Waves, 2022, 42(3):
033301. DOI: 10.11883/bzycj-2021-0178.
[6] LAI J Z, WANG H F, YANG H R, et al. Dynamic properties and SPH simulation of functionally graded cementitious
composite subjected to repeated penetration [J]. Construction and Building Materials, 2017, 146: 54–65. DOI: 10.1016/j.
conbuildmat.2017.04.023.
[7] LAI J Z, YANG H R, WANG H F, et al. Properties and modeling of ultra-high-performance concrete subjected to multiple
bullet impacts [J]. Journal of Materials in Civil Engineering, 2018, 30(10): 04018256. DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.
0002462.

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