小攻角条件下动能弹体高速侵彻混凝土靶的弹体弯曲.pdfVIP

第3O卷第6期爆炸与冲击Vo1．30。NO．6

2010年11月EXPL0S10NANDSH0CKWAVESNOV．，2O10

文章编号：1001～1455(2010)060598—09

小攻角条件下动能弹体高速侵彻

混凝土靶的弹体弯曲

王一楠，黄风雷，段卓平

(北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京100081)

摘要：将高速侵彻混凝土靶板的弹体简化为自由梁，应用弹体侵彻阻力和梁动态弯曲内力分析了由小攻

角产生的横向载荷导致的弹体弯曲。结果表明，弹体理论弯曲条件受弹体着靶前状态、弹体结构和材料控制。

理论计算证实弹体高速侵彻混凝土靶板时由于小攻角的存在会发生弹体弯曲变形，弹体侵彻实验结果表明

弹体弯曲位置和弯曲条件与理论分析结果相符。

关键词：爆炸力学；弹体弯曲；高速侵彻；动能弹体；混凝土靶

中图分类号：O385国标学科代码：130·35文献标志码：A

l引言

侵地武器是打击摧毁重要地下军事目标的有效武器，战斗部通过侵入地下并在预定深度爆炸以摧

毁深层目标。由于许多地下工事采用混凝土作为防护手段，因此动能弹体深侵彻混凝土成为研制侵地

武器的重要方向之一，同时也是冲击工程界的热门课题。

随着防护手段与军事需求的发展，对侵地武器的要求也不断提高，研究重点逐渐由一般动能侵彻弹

(弹体初速度≤1kni／s)向高速侵彻弹(1km／sv≤2km／s)过渡。由于侵彻弹体材料与混凝土之

间跨数量级的强度差异，常把初速度低于1km／s的动能弹体近似为刚体进行分析。学者们n。1]在该领

域进行了大量的研究工作，建立了弹体侵彻靶板的理论分析模型。X．W．Chen等在M．J．Forrest—

a1等工作的基础上提出了控制弹体侵彻靶板的2个量纲一参数，扩展了Forrestal侵彻模型的应用范

围，进一步发展了刚性弹体侵彻／穿甲动力学。然而当弹体初速度高于1km／s后，出现了弹体头部严

重侵蚀，弹身弯曲，终点弹道偏转以及弹体破裂等现象，刚性弹体的假设不再有效。由文献[16]关于侵

地武器的研究范围，对于高速侵彻弹，应把弹体作为可变形／侵蚀弹体进行分析。

本文中，在刚性弹体受力模型的基础上，对动能弹体高速侵彻混凝土靶板出现的弹身弯曲现象进行

理论分析，并与实验结果进行对比，验证结果的有效性。

2弹体侵彻阻力模型

基于混凝土材料的动态球形空腔膨胀分析_1，刚性弹体正侵彻混凝土靶板的侵彻阻力

一f1ACZ+A+A0≤2≤4a(Ia)

。4。P(1b)

式(1a)、(1b)分别对应动能弹体正侵彻混凝土靶板过程的开坑阶段与孔道阶段_5，如图1所示。式

中：z是弹体运动方向的位移坐标；c是常数，表示开坑阶段的阻力随侵彻深度增加而升高；是弹体的

即时速度；A、A和A。是混凝土动态球形空腔膨胀压力参数与弹体头部形状积分获得的正侵彻阻力

参数。图1中的和t分别表示开坑阶段结束或孔道阶段开始的弹体速度和时刻，P是总的侵彻深

*收稿日期：2009—07—17；修回日期：2009—11-17

基金项目：爆炸科学与技术国家重点实验室自主研究课题项目(ZDKT08—04)

作者简介：王一楠(1983)，男，博士研究生。

第6期王一楠等：小攻角条件下动能弹体高速侵彻混凝土靶的弹体弯曲599

度。如图2所示，对于弹体头部轮廓函数为—()的任意头部形状弹体，阻力参数为

A=2nalpoc