Page 89 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

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

由于靶板的尺寸较大，因此通过渐变网格技术平衡计算精度与效率。以弹着点为中心建立 10 倍弹径的
渐变区域，经网格收敛性验证确定加密区网格尺寸 0.02 cm，其余区域为 0.5 cm，计算单位制与网格单位
保持一致，为 cm-g-μs。由于模型具有对称性，因此采用 1/4 模型提升计算效率，通过 BOUNDARY_

SPC_SET 关键字对 y 和 z 方向施加对称约束，靶板外缘施加固定约束以抑制非物理位移。

Boundary of the particle motion region Fixed boundary

Boundary of the particle motion region x y z Fixed boundary refinement Symmetric boundary

Mesh
35 cm Symmetric boundary

Mesh
refinement Symmetric boundary 38.3 cm

Symmetric boundary
35 cm

图 5 数值计算模型
Fig. 5 Numerical calculation model

针对 SPH 粒子的特殊约束需求，需要额外通过关键字 BOUNDARY_SPH_SYM_PLANE 实现粒子的
对称约束，同时利用关键字 DEFINE_BOX 构建一个长×宽×高为 35 cm×38.3 cm×35 cm 的虚拟密闭空间，
模拟实际容器对粒子运动的限制。由于本研究模型均属于拉格朗日模型，因此热-力耦合计算通过关键字

CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE_THERMAL 来实现，同时搭配 CONTROL_THERMAL_
SOLVER 进行热求解相关控制。另外，撞击过程中不能忽略与外界可能发生的热交换，因此需要通过
INITIAL_TEMPERATURE_SET 关键字来实现初始温度为 293.15 K。
数 值 模 拟 中 ， 材 料 参 数 是 决 定 模 拟 准 确 性 的 关 键 因 素 。 2 层 间 隔 靶 的 材 质 均 为 热 处 理 45 钢
（C45 steel subjected to tempered and reheated heat treatment, C45TR），归属于传统金属材料，因此选用
Johnson-Cook 本构模型搭配 Grüneisen 状态方程可以很好地描述其在冲击下的力学响应。而对于高熵合
金的参数，通过力学实验数据拟合得到。C45TR 的参数 [28] 如表 1 所示，表中 ρ 为密度，E 为弹性模量，
A 为参考应变率和参考温度下的初始屈服应力，B 为材料应变硬化模量，n 为硬化指数，C 为材料应变率

5
强化系数，m 为温度敏感系数，T 为熔化温度，D ～D 为与材料破坏应变相关的材料参数，S 为曲线斜
m
1
率，γ 为 Grüneisen 系数，c 为冲击波速度-质点速度曲线的截距。
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