Page 49 - 《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 4 不同头形杆状弹丸撞击薄板的质量损失和轴向动能损失
Table 4 Mass loss and axial kinetic energy loss for rods with different heads impacting onto thin plate
编号 m/g E/kJ m loss /% E loss /% 编号 m/g E/kJ m loss /% E loss /%

S111 0.677 3.25 9.56 20.26 S211 0.674 3.39 9.46 16.37
S112 0.696 3.37 −1.75 9.52 S212 0.710 3.53 −1.12 7.67
S113 0.682 3.23 3.08 15.70 S213 0.682 3.39 3.96 12.32
S114 0.632 3.04 4.00 15.20 S214 0.635 3.21 6.02 12.75
S115 0.570 2.80 7.09 16.18 S215 0.624 3.19 2.70 8.65
S116 0.517 2.57 1.22 9.82 S216 0.562 2.92 1.92 6.41
S121 0.312 5.30 58.32 60.66 S221 0.497 8.70 33.24 35.08
S122 0.561 9.21 18.14 25.34 S222 0.658 1.11 6.29 12.18
S123 0.280 4.79 60.21 62.18 S223 0.435 7.61 38.74 40.46
S124 0.494 8.07 24.97 31.90 S224 0.587 9.91 13.12 18.51
S125 0.467 7.72 23.88 30.09 S225 0.557 9.52 13.15 17.53
S126 0.372 6.28 28.92 33.34 S226 0.502 8.63 12.39 16.33

图 5 对比了轴向动能损失，图 6 对比了质量损失。图中序号、连线均无实际物理意义。由图 5～6
可知，质量损失和轴向动能损失的趋势几乎一致，质量损失随着撞击速度增大、长径比减小而增大。需
要说明的是，弹丸的剩余质量和剩余轴向动能均由 AUTODYN 软件生成。其原理是根据 SPH 粒子间距
判断粒子是否属于同一实体，将同一实体的粒子质量求和得到实体质量。在工况 S112、S212 中，弹丸撞
击薄板后，弹体几乎无破碎，且弹丸前端与薄板粒子紧密贴合，部分薄板粒子质量被计入剩余弹体质量，
故出现质量损失、轴向动能损失为负数的非物理现象。在其他工况中，弹体和薄板粒子分散足够远，无
此情形。

0.7 0.7
v 0 =3.3 km/s, L∶D=2 v 0 =3.3 km/s, L∶D=2
0.6 v 0 =6.0 km/s, L∶D=2 0.6 v 0 =6.0 km/s, L∶D=2
v 0 =3.3 km/s, L∶D=3
v 0 =3.3 km/s, L∶D=3
0.5 v 0 =6.0 km/s, L∶D=3 0.5 v 0 =6.0 km/s, L∶D=3
0.4
E loss 0.4 m loss 0.3
0.3 0.2
0.2 0.1
0
0.1
−0.1
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
Serial number Serial number
图 5 弹丸的轴向动能损失统计 图 6 弹丸的质量损失统计
Fig. 5 Statistical result of projectile mass loss Fig. 6 Statistical result of projectile axial kinetic energy loss

对于不同撞击速度、长径比的杆状弹丸，平头（图 5～6 中横轴的序号 1）和钝锥头（序号 3）的弹体质
量和轴向动量损失较大，半球头（序号 2）、钝锥头（序号 4）及尖锥头（序号 5～6）的弹头质量和轴向动量
损失较小，与图 4 中冲击波传播和弹丸失效的统计规律相似。
3.2 撞击冲击波的产生过程
由图 5～6 可知，同样为钝锥头，钝锥头 1（序号 3）弹体造成的冲击波衰减和质量损失严重，甚至超
过了平头弹体；而钝锥头 2（序号 4）及尖锥头弹体，冲击波衰减和质量损失不明显。
锥形弹丸头部与薄板碰撞时，除了弹丸底面，其侧面也会与薄板发生碰撞。如图 7 所示，在轴对称

071403-7