Page 112 - 《爆炸与冲击》2026年第10期

第 46 卷 严子健，等： 基于修正补偿法的花岗岩与钢筋混凝土靶在侵彻作用下的等效性 第 10 期

与 靶 体 网 格 的 无 量 纲 量 λ=0.1， λ 为 网 格 尺 寸 与 弹 体 直 径 之 比 ， 经 计 算 得 靶 体 中 心 区 域 网 格 尺 寸 为
2 mm×2 mm，密集区域网格尺寸为 100 mm×100 mm，弹体网格尺寸为 4 mm。

Rebar

100 mm Target Projectile 100 mm Target Projectile

400 mm 400 mm 400 mm
400 mm

(a) Projectile penetration into granite target plates (b) Projectile penetration into RC target plates
图 1 有限元模型示意图
Fig. 1 Schematic diagrams of finite element models

为真实模拟弹体对靶体的侵彻作用，针对花岗岩靶体，弹体与靶体采用 Solid 单元，弹体与靶体之间
设置侵蚀接触，将对称面设置对称约束，边界处设置固定约束，并设置无反射边界条件。针对钢筋混凝
土 靶 体 ， 在 花 岗 岩 靶 体 的 基 础 上 ， 钢 筋 采 用 Beam 单 元 ， 并 采 用 流 固 耦 合 的 算 法 ， 通 过 添 加 关 键 字
*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID 模拟钢筋和混凝土之间的相互作用。
选用*MAT_RHT 本构模型对混凝土与花岗
表 2 靶体材料参数 [25-26]
岩材料进行表征，并使用*MAT_ADD_EROSION
Table 2 Target parameters [25-26]
控制附加失效模型共同表征靶体结构响应特性，
靶体材料 ρ/(kg·m ) f cs /MPa f ∗ v G/GPa
−3
采用了基于应变的单元删除算法 [23] ，并确定混凝 t ω 1 d 1 d 2
混凝土 [25-26] 2 400 40 0.06 0.2 16.5 1.0 0.04 1.0
土单元删除阈值为 0.3，花岗岩单元删除阈值为
0.5。在 RHT（Riedel-Hiermaier-Thoma）模型中引 花岗岩 [25-26] 2 700 140 0.04 0.2 24 1.6 0.03 1.0
入弹性极限面、失效面与残余强度面 3 个极限 注：ρ 为密度，f c 为抗压强度， f t ∗ 为相对抗拉强度，v 为泊松比，
s
面，能更好地反映岩石、混凝土类材料在爆炸冲 G 为剪切模量，ω 1 为初始孔隙率，d 1 、d 2 为损伤累计常数。

击、弹体侵彻等高应变率、大变形情况下的裂纹 表 3 钢筋材料参数 [27]
扩展、震塌破坏等破坏特征。混凝土 [24] 与花岗 Table 3 Rebar parameters [27]
岩 [25-26] 的靶体材料参数如表 2 所示。
−3
ρ/(kg·m ) v E/GPa γ/GPa β 1
HRB400 钢 筋 选 用 弹 塑 性 材 料 本 构 模 型
7 860 0.3 210 0.4 1
（*MAT_PLASTIC_KINEMATIC），具体材料参数 [27]
注：E为弹性模量，γ为屈服极限，β 1 为硬化系数。
如表 3 所示。
考 虑 到 弹 体 在 中 速 侵 彻 的 工 况 下 可 视 为 刚 体 ， 选 用 *MAT_RIGID 模 型 进 行 表 征 ， 弹 体 密 度 为
6.53 g/cm 。
3
2.2 弹体侵彻钢筋混凝土模型验证
为验证本文采用的数值模拟方法的合理性，使用 LS-DYNA 软件对文献 [22, 26] 中弹体侵彻靶体的
试验进行仿真计算。
文献 [22] 中的钢筋混凝土靶体与弹体示意图如图 2 所示。弹体直径为 25.3 mm，质量为 386 g，长度
为 152 mm，CRH 为 3，由高强度、高韧性合金钢制成。钢筋混凝土靶体尺寸为 675 mm×675 mm×100 mm，
钢筋直径为 6 mm。弹体以 643 m/s 的速度垂直侵彻靶体。
将计算得到的靶体破坏特征和弹体剩余速度与文献 [22] 中的试验结果进行对比，结果如图 3 和表 4

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