Page 124 - 《爆炸与冲击》2026年第10期

第 46 卷 梁俊宣，等： 入射角与攻角对弹体侵彻混凝土薄靶偏转特性的影响 第 10 期

数值模拟方法进行可靠性验证。假设侵彻过程中弹体仅作平面运动，建立 1/2 模型以提高计算效率，弹
体与靶体均划分为六面体网格，采用拉格朗日算法。弹体网格尺寸设置为 1.5 mm。试验弹体参数如表 1
所示。混凝土靶体直径为 700 mm，厚度为 100 mm，抗压强度为 40 MPa。靶体与弹体作用的中心区域网
格划分较为密集，网格尺寸为 1.5 mm×1.5 mm×1.5 mm，远离中心区域的网格尺寸逐渐增大，密集区和稀

疏区的交界区域采用蝴蝶网格进行过渡。2 层
表 1 试验弹体参数 [9]
靶 体 网 格 密 集 区 域 分 别 为 6 倍 和 12 倍 弹 体 直
Table 1 Experimental projectile parameter [9]
径，弹靶有限元模型如图 1 所示。弹体和 2 层混
直径/ 长度/ 弹头曲径比 质心与弹尖
凝土靶体之间设置面-面侵蚀接触，对称面设置 材料
mm mm （CRH） 距离/mm
对称边界条件，靶体周向设置固定边界条件和无
30CrMnSiNi2A 30 180 4 94
反射边界条件以保证数值模拟与试验初始条件
的一致性。

图 1 有限元模型
Fig. 1 A finite element model

弹体材料选用随动硬化模型（plastic-kinematic），参数如表 2 [24] 所示。混凝土靶体选用 RHT（Riedel-
Hiermaier-Thoma） 本 构 模 型 [25] ， RHT 模 型 考 虑 了 应 变 率 效 应 对 屈 服 面 和 损 伤 演 化 的 影 响 ， 在 HJC
（Holmquist-Johnson-Concrete）模型的基础上引入最大失效面、弹性屈服失效面和残余失效面 3 个控制破

坏面，将材料的应力发展分为弹性阶段、线性强
表 2 弹体材料参数 [24]
化阶段和损伤软化阶段 3 个阶段，能够较好描述
Table 2 Projectile material parameters [24]
混凝土等脆性材料的动态响应行为。通过添加
−3
密度/(g·cm ) 杨氏模量/GPa 泊松比 屈服强度/MPa 硬化参数
*MAT_ADD_EROSION 关键字并采用最大主应
7.85 210 0.3 1 314 1
变准则（单元删除的应变阈值为 0.4）来控制靶体
网格的失效 [26] ，靶体材料参数如表 3 所示。

表 3 靶体材料参数 [27]
Table 3 Target material parameters [27]
−3
密度/(g·cm ) 剪切模量/GPa 损伤参数D 1 损伤参数D 2 残余应力强度参数
2.4 21.9 0.04 1.0 1.6
压缩屈服比 拉伸屈服比 抗压强度/MPa 失效面指数N 残余应力强度指数
0.53 0.7 40 0.76 0.27

1.2 数值模拟方法的验证与确认
图 2 为弹体侵彻条件示意图，其中弹体姿态角 β 为弹体轴线与水平线之间的夹角，当弹头方向位于
水平线上方时 β 为正；攻角 α 为弹体轴线与速度方向之间的夹角，当弹头方向位于速度方向上方时 α 为

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