Page 45 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 文 肯，等： 杆状弹丸头形对其超高速撞击薄板的影响分析 第 7 期

表 2 超高速撞击地面试验参数
Table 2 Parameters of hypervelocity impact tests
编号 弹丸材料 弹丸形状 弹丸尺寸 弹丸质量/g 撞击速度/(km·s ) 弹丸攻角/(°) 薄板材料 薄板厚度/mm
−1
T01 2A12铝 球 D=8.00 mm 0.747 8 3.29 — Al-6061铝 1.00
圆柱 D=6.11 mm，
T02 2A12铝 0.749 0 3.27 −3.5 Al-6061铝 1.00
(L/D=3/2) L=9.16 mm
圆柱 D=11.18 mm，
T03 2A12铝 0.733 2 3.34 −1.5 Al-6061铝 1.00
(L/D=1/4) L=2.78 mm

仿真得到的弹丸和薄板尺寸及撞击速度与试验完全相同。试验碎片云图与相同时刻的仿真图对比
如图 1 所示。可以看出，由于柱形弹丸本身带有轻微攻角，试验中碎片云图也有一定倾斜。二维轴对称
仿真结果仅显示了碎片云的一个切面，该切面沿撞击轴旋转可得到真实的碎片云空间特征；而试验结果
是从碎片云侧面拍摄的阴影照片，存在侧向上的叠加效果。数值仿真结果与试验结果较为吻合，可以认
为，采用的数值仿真方法和材料参数能够描述不同形状（球形、长圆柱和短圆柱）弹丸超高速撞击产出的
碎片云图。

−3.4 μs, test 12.6 μs, test 12.6 μs, Sim.
(a) Sphere (D=8.00 mm)

−4.8 μs, test 11.2 μs, test 11.2 μs, Sim.
(b) Cylinder (D=6.11 mm, L=9.16 mm)

−7.9 μs, test 8.1 μs, test 8.1 μs, Sim.
(c) Cylinder (D=11.18 mm, L=2.78 mm)

图 1 超高速撞击碎片云的试验和仿真结果对比
Fig. 1 Comparison of test and simulation results for hypervelocity impact debris cloud
1.2 工况设置

杆状弹丸的超高速撞击仿真中，弹丸材料采用 2A12 铝，质量约为 0.75 g，薄板材料采用 Al-6061 铝，
厚度为 1.00 mm，撞击攻角均为 0°。选定 2∶1、3∶1 这 2 个典型长径比，撞击速度为 3.30 和 6.00 km/s，共
设置 4 组仿真工况。每组仿真中，分别设置平头、半球头、2 个钝锥头（半锥角大于 45°）、2 个尖锥头（半
锥角小于 45°），如图 2 所示。数值仿真工况设置详见表 3。

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