Page 117 - 《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

①
②

④
③

⑤

① Front crater zone; ② Radial crack zone; ③ Oblique crack zone along the penetration direction;
④ Compaction zone and tunnel zone; ⑤ Rear crater zone

图 8 卵锥形弹体侵彻作用下靶体破坏区域划分示意图
Fig. 8 Schematic diagram of the damage area of the target under the penetration effect of the ovoid conical projectile
基于上述结论，可以得到钢筋混凝土与花岗岩靶体在破坏特征上能够进行等效，证明本文设计的靶
厚等效公式在卵锥形弹侵彻花岗岩和钢筋混凝土靶体时具有可行性。
3.2 弹体侵彻靶体等效公式拟合及有效性验证
为确定卵锥形弹体侵彻花岗岩与钢筋混凝土靶体的等效靶厚系数，对表 6 中的数据进行处理，得到
H/D 。考虑到钢筋混凝土作为钢筋与混凝土复合组成的材料，在进行等效性计算时无法直接使用
∆v/v 0 和
钢筋和混凝土的材料参数，因此需要对钢筋与混凝
表 7 钢筋混凝土等效材料参数
土的部分材料参数进行等效计算。由式 (13) 可知，
Table 7 Reinforced concrete equivalent material parameters
需要对钢筋与混凝土的抗压强度、密度、弹性模
−3
量和泊松比进行等效计算，使用换算截面法 [31-32] f cs /MPa ρ/(kg·m ) E/GPa v
40 2 443.2 40.93 0.203
得到钢筋混凝土的等效材料参数，如表 7 所示。
2
在此基础上进行拟合，得到 K=0.158 34，a=1.393 91，b=−0.433 92，c=−0.664 49，拟合系数 R =0.986 21，
拟合效果较好。图 9 展示了不同侵彻速度 v 和靶厚 H 下的钢筋混凝土与花岗岩靶板的弹体减小速度
0
Δv 拟合曲面，由拟合曲面可知弹体减小速度 Δv 受弹体侵彻速度 v 以及靶体厚度 H 的共同影响，当靶板
0
厚度 H 一定时，弹体减小速度随弹体侵彻速度的减小而增大，增大幅度随着靶板厚度的增加而增大。
通过式 (13) 计算得到花岗岩与钢筋混凝土的等效靶厚系数为 1.699 66，板厚等效公式为：
Ç p å −0.311 3
ã −0.476 71
Å
H m f c p K q
= (14)
H p f m K m
c q
选取厚度为 100、150 和 200 mm 的花岗岩靶体及其等效钢筋混凝土靶体靶厚等效系数进行验证，由
式 (14) 可 得 ， 厚 度 为 100、 150 和 200 mm 的 花 岗 岩 靶 体 等 效 的 钢 筋 混 凝 土 靶 体 厚 度 分 别 为 169.9、
254.9 和 339.9 mm。对等效钢筋混凝土靶体进行数值仿真，弹体侵彻花岗岩和钢筋混凝土靶板的剩余速
度对比及误差分布如图 10 所示，其中，预测值表示弹体侵彻花岗岩靶体与钢筋混凝土靶体时剩余速度
相同，二者完全等效，计算值表示通过等效靶厚公式计算得到等效靶厚后数值仿真得到的结果，误差带
为预测值的±5%。具体验证工况如表 8 所示。
侵彻后原型靶体和模型靶体剩余速度较为接近，相对误差不超过 5%，等效板厚公式可靠性较好。
计算过程中，弹体侵彻 100 和 150 mm 的花岗岩靶体的剩余速度均低于钢筋混凝土靶体，而弹体侵彻

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