Page 119 - 《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

表 8 靶厚等效公式验证结果
Table 8 Validation results of the target thickness equivalence equation
弹体侵彻花岗岩靶 弹体侵彻钢筋混凝土靶
−1
初速度/(m·s ) 花岗岩靶厚/mm 钢筋混凝土靶厚/mm 相对误差/%
−1
−1
剩余速度/(m·s ) 剩余速度/(m·s )
100 169.9 441 453 2.7
600 150 254.9 346 359 3.7
200 339.9 162 155 4.3
100 169.9 508 515 1.3
650 150 254.9 431 447 3.7
200 339.9 271 260 4.0
100 169.9 565 589 4.2
700 150 254.9 451 459 1.5
200 339.9 386 376 2.5
100 169.9 609 614 0.8
750 150 254.9 535 540 0.9
200 339.9 404 388 3.9
100 169.9 656 677 3.2
800 150 254.9 573 590 2.9
200 339.9 470 451 4.0

4 结 论

采用理论模型相结合的方法对卵锥形弹侵彻花岗岩与钢筋混凝土靶板的等效性进行了研究，利用
LS-DYNA 软件对文献 [22, 26] 中的试验进行了验证，针对不同材料靶体的相似性问题，基于修正补偿
法，建立了花岗岩与钢筋混凝土的等效靶厚设计公式，得到的主要结论如下。
(1) 通过量纲分析得到卵锥形弹体侵彻钢筋混凝土与花岗岩靶体的无量纲剩余速度函数表达式，并
基于补偿修正法获得钢筋混凝土与花岗岩靶体的等效厚度设计公式。
(2) 钢筋混凝土与花岗岩靶体在弹体侵彻作用下的损伤演化过程相近，均可分为 6 个阶段。在弹体侵
彻过程中，花岗岩靶体裂纹更细、更长、扩展速度更快，靶面上裂纹面积更大。弹体穿透靶板后，钢筋混凝
土靶板背面弹坑形成主要原因为弹体冲塞与少量碎块崩落，花岗岩的弹坑形成原因为靶板背面大面积剥
落形成外弹坑以及冲塞与崩落形成内弹坑。因此，花岗岩靶体在弹体侵彻作用下会产生更大的外弹坑。
(3) 对相同侵彻条件下 150 mm 花岗岩靶体与 250 mm 钢筋混凝土靶体的破坏特征进行对比，发现两
者前弹坑与后弹坑直径相近，裂纹的数量、趋势和位置接近，且破坏区域均可划分为 5 个部分，证明花岗
岩与钢筋混凝土在破坏特征上能够进行等效。
(4) 对卵锥形弹体侵彻花岗岩与钢筋混凝土靶体进行分析，通过数值仿真进行拟合，得到两种材料
间的等效靶厚系数为 1.699 66。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
对等效靶厚公式进行验证，得到原型靶与模型靶的弹体剩余速度误差不超过 5.0%，等效靶厚设计公式有效。
需要注意的是，本文对花岗岩与钢筋混凝土的等效性研究是基于少量数值仿真建立的，仅适用于弹
体垂直侵彻靶体且弹体与钢筋混凝土中的钢筋未发生直接接触的工况，对更加复杂的工况下花岗岩与
钢筋混凝土靶体的等效设计方法仍需进一步研究。由于在等效公式推导过程中，弹体被假设为刚体，并
采用剩余速度作为等效指标，因此等效靶厚公式在弹体中速侵彻有限厚靶板时较为准确，对弹体高速侵
彻靶板及弹体侵彻无限厚靶板的等效性仍需进一步研究。文中的等效设计公式与数据可为弹体侵彻作
用下钢筋混凝土等效替代花岗岩的试验设计提供参考，也为其他岩石的等效设计以及不同侵彻条件下
的等效性分析奠定了基础。

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