Page 111 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 任 杰，等： 不同直径钨纤维增强金属玻璃复合材料长杆弹自锐行为及侵彻/穿甲性能 第 9 期

2D simulation result

3D simulation result

Test result

(c) d=0.7 mm, WF rod, v 0 =1 475 m/s (d) d=1.0 mm, WF rod, v 0 =1 480 m/s
图 6 复合材料弹体侵彻钢靶后弹靶破坏形貌
Fig. 6 Failure morphologies after penetration of composite rods into steel targets

从图 6 还可知，不同长杆弹侵彻之后呈现出不同的头形特征。4 种残余弹体弹头形貌放大如图 7 所
示，弹体头部均表现出自锐特征，而弹身区域未发生明显变形。其中 d=0.5, 0.7 mm 纤维的弹体头部存在
较厚边缘层（图 7(b)～(c)），边缘层内纤维发生显著变形或破坏，弹头锐化特征较明显；相对来说，对于较
细（d=0.3 mm）和较粗（d=1.0 mm）钨纤维的复合材料弹体，弹头区域未产生边缘层，弹头锐化程度也有所
减弱，更接近于半球形形貌。

(a) d=0.3 mm, WF rod (b) d=0.5 mm, WF rod (c) d=0.7 mm, WF rod (d) d=1.0 mm, WF rod

图 7 复合材料弹体侵钢靶残余弹体形貌
Fig. 7 Residual composite projectiles with different fiber diameters after penetration into steel targets
另外可看出，由于数值模拟采用的圆柱形弹体结构与实际弹体在头尾两端结构（图 1）存在几何特征
差异，同时模型中纤维-基体界面结合条件以及纤维均匀分布等理想化特征（图 2）导致材料变形破坏的
具体情况与试验结果呈现一定差别。总体来说，相关模拟能较好地呈现试验中的主要现象；另外，二维
模型与三维模型均能较好地体现弹靶在侵彻过程中的主要力学响应特征，为更直观地观察弹靶破坏特
征并减小计算规模，以下将主要开展二维模拟结果开展相关讨论。

3 钨纤维直径对复合材料弹体侵彻性能的影响

3.1 弹靶破坏特征
如第 2 节所述，不同钨纤维直径长杆弹呈现出不同侵彻特性；前期研究 [38] 表明，复合材料弹体侵彻

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