Page 140 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 陈柏翰，等： 侵彻弹体的拉压模态与振动特性 第 9 期

响应幅值更高；另一方面，弹体Ⅰ振型的尾部、中部的相对变形量偏大，导致其二阶响应幅值进一步偏

高。2 种效应的共同作用导致了弹体Ⅰ在多层靶侵彻中的振动幅值更大。

200
6

0 5
a/(km·s −2 ) −200 Projectile Ⅰ Int[a r(t)]/10 9 4 3 Projectile Ⅰ
Projectile Ⅱ
Projectile Ⅱ

2
−400 1
0 0.2 0.4 0.6 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Axial location/m Axial location/m
(a) Semi-infinite target, peak value (b) Semi-infinite target, Int[a r(t)]
4
400
3
200
a/(km·s −2 ) 0 Projectile Ⅰ r(t)]/10 10 2 Projectile Ⅰ
Projectile Ⅱ
Projectile Ⅱ
Int[a
−200
1
−400
−600
0 0.2 0.4 0.6 0 0.2 0.4 0.6
Axial location/m Axial location/m
(c) Five-layer thin target, peak value (d) Five-layer thin target, Int[a r(t)]
图 22 弹体以 800 m/s 初速度侵彻不同靶板后各截面的过载极值和震荡指数
Fig. 22 Overload peak and vibration index of each section after the projectiles penetrating different targets
at an initial velocity of 800 m/s
综合来看，在正侵彻情况下，弹体Ⅱ的抗振能力优于弹体Ⅰ。一方面，弹体Ⅱ更强的变截面效应导
致其二阶特征频率偏高、各部分振动的独立性增强。另一方面，弹体Ⅰ更长的内腔将导致装药结构跨越
低阶模态节点，各处的应力应变状态差异显著，从而损害装药安定性。

5 结论与展望

本文以弹体正侵彻时的振动响应为研究背景，通过引入变截面杆模型发展了弹体模态分析理论，并
利用试验、理论和仿真方法分析了弹体的低阶拉压模态，最后基于模态方法导出了弹体的振动特性，为
弹引系统的过载特性研究和装药安定性研究提供了更符合实际的输入。得到的基本结论如下。
(1) 在广泛的侵彻工况下，侵彻载荷主频低于弹体的一阶拉压特征频率。弹体的低阶模态决定其振
动特性。
(2) 轴向拉压主导弹体低阶拉压振型。随着阶数升高，振型的径向位移越来越显著。等截面杆理论
在特征频率和振型预测上与试验和仿真的偏差均较大。与之相反，MH 理论和试验、仿真方法在弹体低
阶拉压模态的特征频率上相互印证，偏差不超过 4%。试验、MH 理论和仿真方法在轴向振型上一致性

好，在径向振型上趋势一致但存在幅值偏差。总体上，相较于等截面杆理论，MH 理论更适合描述弹体模
态和振动特性。
(3) 在实验室条件下，装药将导致弹体结构的阻尼增加，弹体模态阶数越高，弹-药之间的耦合程度越
低。但因为模拟装药与真实装药的差异，以及强载下弹-药接触关系的复杂化，该结论在侵彻条件下的适

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