Page 88 - 《爆炸与冲击》2026年第3期
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第 46 卷 郑贺龄，等： (Ti 2 Zr) 1.5 NbVAl 0.5 高熵合金的动态响应与冲击释能机理 第 7 期
1.1.4 直接弹道试验
为研究高熵合金在强动载下的能量释放行为，开展了直接弹道试验，试验场地布置如图 4 所示。试
验采用次口径发射技术，发射装置为口径 14.5 mm 的弹道枪，通过控制装填的火药量来控制弹丸的初
速。发射的弹丸由尼龙闭气环、铝制弹托以及直径和高度均为 7 mm 的高熵合金组成，其中闭气环是用
来密封火药燃气，同时增大火药能量的利用率，弹托被线切割成 2 瓣，用来保证弹丸的飞行稳定性，所有
部件通过螺纹连接。采用锡箔纸靶测速，测速靶 1 与测速靶 2 的间距为 1 m，外接高精度传感器，传感器
的测量精度为 1 μs，通过记录弹丸穿透 2 层箔靶的时间差得到弹丸的飞行速度。首层测速靶距枪口
2 m，可以有效规避火药燃气对速度测量的干扰；次层箔靶与目标的距离为 2 m，以降低弹丸飞行过程中
速度衰减对测量精度的影响。目标装置为体积 27.4 L 的准密闭容器，容器的一侧放置 1 mm 厚的薄钢
板，另一侧放置 30 mm 厚的钢砧板，2 个钢板的间距为 383 mm，容器顶端的腔壁上布置 2 个压力传感器
用于标定高熵合金释放能量时产生的压力，传感器的量程为 0～1 MPa。为了更直观地看到容器内部的
反应过程，在容器的侧面设有 20 mm 厚的亚克力观察窗。试验全程利用高速摄影记录，拍摄频率为
150 000 s 。
−1
Velocity measurement
target 2
target 1
Velocity measurement
Quasi-closed container
High-speed
camera
14.5 mm ballistic
launcher
Base
bleed Sabot HEA Projectile
图 4 直接弹道试验
Fig. 4 Direct ballistic test
1.2 数值模拟
针对高熵合金撞击过程中的温升效应，采用商业有限元软件 ANSYS-LS-DYNA 中的 FEM-SPH 算
法，该算法突破传统 FEM 的局限性。传统 FEM 在材料失效后自动删除单元的特性与高熵合金撞击机理
存在本质冲突，高熵合金的能量释放和温度变化主要源于弹丸撞击失效后的破碎过程 [2,15] ，若直接删除失
效单元将导致热力学分析失效，但保留畸变网格又会引发计算发散，从而无法完成计算。因此，采用
FEM-SPH 转换机制，当弹丸 FEM 单元达到失效判据时，将其转换为 SPH 单元，既规避网格畸变问题，又
能持续追踪失效材料的温度演化。
计算模型的构建严格遵循试验条件，建立包含高熵合金弹丸、首层 1 mm 的 C45 钢板及次层 30 mm
的 C45 钢板 3 部分，考虑到准密闭容器壁面热传导可忽略不计，因此模型未包含准密闭容器，建立好的
模型如图 5 所示。采用 Hypermesh 软件对建立好的模型进行离散化处理，整体采用 3D_SOLID164 单元，
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