Page 119 - 《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

间的空隙发生回流，此时弹体的破坏模式仍主要表现为剪切破坏模式。
在纤维直径较小情形下，复合材料弹体破坏主要表现为塑性流动+剪切破坏模式；随着纤维直径增
大，弹头区域钨纤维容易发生向后端的屈曲回流，并随撞击速度的升高而逐渐倾向于发生剪切破坏，表
现为屈曲回流+剪切破坏模式，使得弹头进一步锐化并导致弹体侵彻/穿甲性能提升；当撞击速度和钨纤
维直径达到某一上限阈值时，复合材料弹体转变为剪切破化模式，但弹体头部边缘层厚度显著减少，自
锐性能有所弱化，侵彻/穿甲能力再次降低。实际应用中可尽量使用较大直径的钨纤维来增强复合材料
弹体，同时尽量提高撞击速度，这有助于降低材料加工制备难度，并可增强弹体穿甲自锐性能。

4 结 论

本文中通过细观有限元模拟与试验验证相结合的方法，开展了不同直径钨纤维增强复合材料长杆
弹侵彻/穿甲钢靶弹道行为研究，系统讨论了纤维直径对复合材料弹体自锐特性及相应穿甲能力的影响
规律和相应机理，得到主要结论如下。
不同直径钨纤维增强复合材料弹体在侵彻过程中均呈现自锐特征，但弹体变形和破坏模式存在显
著差异，且受撞击速度的影响。在较低速度下，钨纤维随其直径增大而变得难以发生弯折变形；随速度
升高，弹体头部边缘层厚度有所下降，随纤维直径增大，纤维逐渐倾向于同弹体分离并向弹体后端流失，
当直径增大到一定程度后，钨纤维因难以发生回流而转变为直接发生剪切破坏。
总体来说，在纤维直径较小的情形下，复合材料弹体在侵彻过程的破坏模式主要表现为塑性流
动+剪切破坏模式；随纤维直径的增大，弹体逐渐表现为屈曲回流+剪切破坏模式，使得弹头进一步锐化
并导致弹体侵彻/穿甲性能提升；当撞击速度和钨纤维直径达到某一上限阈值时，弹体进一步转变为剪切
破坏模式，但头部边缘层厚度减小，其自锐性能有所弱化，侵彻/穿甲能力也再次降低。
实际工程应用中，为降低材料加工制备难度，可尽量使用较大直径的钨纤维来增强复合材料弹体，
同时在使用复合材料弹体时尽量提高其撞击速度，可有效提升弹体侵彻/穿甲效率。

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