Page 113 - 《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

从图 9 中可发现，在侵彻初期，4 种弹体均发生不同程度的镦粗变形（16 μs 时刻）。随着侵彻过程持

续进行，d=0.3 mm 钨纤维呈现出显著弯折特征，尤其是弹体外侧纤维已发生剪切破坏（图 9(a) 中 60 μs 时
刻所示）。断裂的钨纤维向弹体后端流失，弹头进一步锐化为尖头形状，即发生自锐现象。此外，还可观
察到弹头边缘层厚度逐渐增大，原因是由于大量纤维发生弯曲变形并堆积在弹体头部；图 9(b)～(c) 显示，
d=0.5 和 d=0.7 mm 钨纤维同样发生弯曲变形，且 d=0.7 mm 纤维变形程度小于 d=0.5 mm 纤维（图 9(b)～(c)
中 60 μs 时刻），同时二者弯折程度均低于 d=0.3 mm 直径纤维弹体情形（图 9(a)）。原因主要在于低速撞
击工况下弹体材料变形应变率较低，导致基体材料屈服强度相对较弱 [32-33] 。因此，金属玻璃基体对周围
钨纤维的前期约束作用和后期剪切冲击作用较小，相应地，钨纤维直径越大，其刚度及抗剪强度均相对
较高 [42] ，因此纤维更不容易发生弯折变形。同样地，由于受到靶板挤压作用，断裂的钨纤维沿着弹体后
端流失，弹头进一步锐化；对于 d=1.0 mm 直径纤维，由于纤维刚度及抗弯、剪切强度等进一步提高，并未
发生明显弯折变形，如图 9(d) 所示，纤维断裂后同样向弹体后端流失，弹头表现出自锐行为，导致边缘层
厚度也逐渐增大。
类似地，将 4 种弹体在 v 0 =1 600 m/s 条件下的弹靶变形破坏历程及弹体头形演化过程，如图 10～11
所示。从图 10 可知，侵彻初期（10 μs 时刻）弹头镦粗变形特征与 v 0 =800 m/s 情形（图 9）相似，然而在该较
高速度下，弹头并未呈现明显的尖头构形。原因主要是在该高速条件下，金属玻璃基体迅速破坏，导致
弹头前端钨纤维未受到基体约束，破坏之后快速向后端流失。然而，在后续过程中（60 μs 时刻），头部钨
纤维持续剥落，同时向弹体后端流失，使得弹头发生一定程度锐化，且该自锐状态持续直至侵彻结束，最
终靶板也呈现细长且底部尖锐的弹坑形貌（90 μs 时刻）。

10 μs 60 μs 90 μs
(a) d=0.3 mm, WF rod

10 μs 60 μs 90 μs
(b) d=0.5 mm, WF rod

10 μs 60 μs 90 μs
(c) d=0.7 mm, WF rod

10 μs 60 μs 90 μs
(d) d=1.0 mm, WF rod

v 0 =1 600 m/s 侵彻钢靶历程
图 10 复合材料长杆弹以
v 0 =1 600 m/s
Fig. 10 Penetration processes of the composite long rods into steel targets at
从图 11(a)～(d) 中的 10 μs 时刻可看出，在侵彻初期，4 种弹体均发生一定程度镦粗变形，但头部并

v 0 =800 m/s 情形锐化为尖头构形，且头部边缘层也相对较薄；在随后的侵彻过程中，d=0.3 mm 钨纤
未像
v 0 =800 m/s 工况下变得更薄。这是由于弹体材料变形的应变率与
维未发生明显弯折变形，边缘层厚度较

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