弹体侵彻与贯穿混凝土靶效应的多维度探究与分析

弹体侵彻与贯穿混凝土靶效应的多维度探究与分析一、引言1.1研究背景与意义在现代军事领域，弹体对混凝土靶的侵彻与贯穿效应一直是研究的重点。随着武器技术的飞速发展，各类精确制导武器不断涌现，混凝土作为军事防御工事、地下掩体、桥梁等重要建筑的主要材料，其抗弹体侵彻性能直接关系到军事设施的安全性和有效性。例如，在战争中，敌方的导弹、炮弹等弹体对我方混凝土结构的军事目标进行攻击，了解弹体侵彻与贯穿混凝土靶的效应，能够帮助我们评估军事目标的防护能力，为军事防御提供重要依据。从建筑防护角度来看，虽然民用建筑面临弹体攻击的情况相对较少，但在一些特殊场景下，如恐怖袭击、工业爆炸等意外事件中，混凝土结构也可能受到高速物体的冲击，其原理与弹体侵彻混凝土靶类似。通过研究弹体侵彻与贯穿混凝土靶的效应，可以为建筑结构的抗冲击设计提供理论支持，提升建筑在极端情况下的防护能力，保障人们的生命财产安全。深入研究弹体侵彻与贯穿混凝土靶的效应，对于提升防御效能有着关键作用。通过揭示弹体侵彻过程中混凝土靶的破坏模式、能量吸收机制以及弹体的运动规律等，能够为防御工事的优化设计提供科学依据，使其更有效地抵御弹体攻击。这一研究对材料研发也具有重要意义。研究弹体与混凝土靶相互作用过程中材料的力学响应和损伤机制，有助于开发新型高性能防护材料，提高材料的抗侵彻性能，满足军事和民用领域不断增长的防护需求。1.2国内外研究现状弹体侵彻与贯穿混凝土靶的研究一直是国内外学者关注的重点领域，经过多年的发展，在理论分析、实验研究和数值模拟等方面均取得了一定的成果。在理论研究方面，国外学者较早开展相关工作。1948年，Hopkinson和Kolsky基于物理变化机制，按照撞击速度将弹体侵彻过程主要分为刚性弹侵彻区、半流体侵彻区和流体侵彻区。刚性弹侵彻区撞击速度一般小于1000m/s，侵彻深度随撞击速度增加而增加；半流体侵彻区撞击速度在1000m/s-3000m/s，半流体转变速度定义为侵彻深度随撞击速度增加而显著下降的区间；流体侵彻区撞击速度大于3000m/s，弹体与靶体均可视为定常流体。Forrestal等基于空腔膨胀理论建立并验证了卵形头部弹体的侵彻阻力经验公式，为弹体侵彻理论研究奠定了重要基础。国内学者王明洋将分类情况与温度、压力的变化相联系，应用布里奇曼公式将撞击速度定性地分为三个区间，进一步完善了侵彻分区理论。但目前理论研究对于复杂情况下弹体侵彻过程的描述仍存在一定局限性，如考虑弹体质量损失及头形钝化时弹体表面压力表征模型还不够完善，对于弹体非对称磨蚀导致的弹道偏转与弹体屈曲等问题的理论分析也有待深入。实验研究是探究弹体侵彻与贯穿混凝土靶效应的重要手段。国外学者SteeghsJP和MalvarLJ进行了钢弹体侵彻混凝土靶的实验观察，详细记录了侵彻过程中靶体的破坏形态等信息。国内也开展了大量相关实验，如利用火炮次口径发射实验技术，开展头部刻槽结构弹体与传统尖卵形头部结构的弹体高速侵彻C80钢混靶侵彻能力的对比实验。结果表明，花瓣形头部刻槽弹体相比于尖卵形头部弹体具有更高的截面比动能，侵彻余速提升4.49%-11.67%，且头部刻槽结构弹体质量损失率小于尖卵形头部结构弹体。但实验研究存在成本高、周期长的问题，且在一些极端条件下实验实施难度较大，难以全面深入地探究所有影响因素。数值模拟技术的发展为弹体侵彻研究提供了新的途径。国外学者广泛运用LS-DYNA、ANSYS等有限元软件对弹体侵彻混凝土靶的过程进行模拟。国内学者申丽等利用ANSYS-LS/DYNA3D有限元软件对弹体侵彻混凝土靶板进行三维数值模拟，得到了靶内弹道破坏特征及弹体运动轨迹，并分析侵彻速度和加速度与时间之间的关系，与试验结果比较，验证了数值模拟的有效性。然而，数值模拟中材料本构模型的选择和参数设置对模拟结果的准确性影响较大，目前仍缺乏能够精准描述混凝土复杂力学行为的本构模型，不同软件在模拟弹体侵彻过程中的精度和可靠性也有待进一步验证和提高。1.3研究方法与创新点为深入探究弹体侵彻与贯穿混凝土靶的效应，本研究将综合运用实验研究、数值模拟和理论分析三种方法。在实验研究方面，将设计并开展一系列弹体侵彻混凝土靶的实验。通过精心制备不同强度等级的混凝土靶，选用多种形状和材质的弹体，利用高速发射装置使弹体以不同速度侵彻混凝土靶。实验过程中，采用高速摄影技术，以极高的帧率捕捉弹体侵彻瞬间的动态过程，包括弹体的变形、混凝土靶的开裂与破碎等细节；运用应变片、压力传感器等设备，实时测量侵彻过程中混凝土靶内部的应力、应变分布以及弹体所受的冲击力。同时，改变弹体的着靶角度、侵彻速度等参数，研究不同工况下弹体侵彻与贯穿混凝土靶的效应，为后续的研究提供真实可靠的数据支持。数值模拟方法将借助先进的有限元软件，如ANSYS-LS/DYNA、ABAQUS等。根据实验中混凝土靶和弹体的实际参数，建立精确的三维数值模型。在模型中，合理选择能够准确描述混凝土材料复杂力学行为的本构模型，如HJC本构模型，考虑混凝土在高应变率下的强化、损伤和失效等特性；对于弹体材料，选用合适的弹塑性本构模型，模拟弹体在侵彻过程中的变形和破坏。设置恰当的接触算法，模拟弹体与混凝土靶之间的相互作用，包括摩擦、碰撞等。通过数值模拟，全面分析弹体侵彻与贯穿混凝土靶过程中的力学响应，如应力、应变、速度、加速度等随时间和空间的变化规律，深入研究弹体的侵彻机理和混凝土靶的破坏模式。理论分析则基于经典的侵彻力学理论，如空腔膨胀理论、能量守恒原理等。建立弹体侵彻混凝土靶的理论模型，推导侵彻深度、侵彻阻力等关键参数的理论计算公式。考虑弹体和混凝土靶的材料特性、几何尺寸、侵彻速度等因素对侵彻过程的影响，对理论模型进行修正和完善。将理论分析结果与实验数据和数值模拟结果进行对比验证，进一步深化对弹体侵彻与贯穿混凝土靶效应的理解，为工程应用提供理论指导。本研究的创新点主要体现在以下几个方面。一方面，探索新的影响因素对弹体侵彻与贯穿混凝土靶效应的作用。例如，研究混凝土内部微观结构（如骨料形状、分布，孔隙率等）以及环境因素（如温度、湿度、气压等）对侵彻过程的影响，填补相关研究空白。另一方面，改进现有的理论模型和数值模拟方法。通过引入新的物理参数和假设，对传统的侵彻理论模型进行优化，使其更准确地描述复杂的侵彻现象；在数值模拟中，尝试采用多物理场耦合的方法，考虑侵彻过程中的热-力、流-固等多物理场相互作用，提高数值模拟的精度和可靠性。此外，将实验研究、数值模拟和理论分析有机结合，形成一套完整的研究体系，从不同角度深入探究弹体侵彻与贯穿混凝土靶的效应，为该领域的研究提供新的思路和方法。二、弹体侵彻与贯穿混凝土靶的相关理论基础2.1侵彻力学基本理论2.1.1应力波理论在弹体侵彻混凝土靶的瞬间，弹体与混凝土靶接触面上会产生极高的压力，这一压力以应力波的形式在弹体和混凝土靶中传播。应力波是一种在介质中传播的机械波，它携带能量并引起介质质点的振动。根据波的传播特性和介质的响应，应力波主要可分为纵波和横波。纵波是指介质质点的振动方向与波的传播方向相同的波，它在传播过程中会使介质产生疏密变化，也被称为压缩波。在混凝土靶中，纵波传播速度较快，它首先到达靶体的各个部位，引起靶体材料的压缩和拉伸变形。横波则是介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的波，它会使介质产生剪切变形，传播速度相对较慢。当应力波在混凝土靶中传播遇到自由表面（如混凝土靶的侧面、背面）时，会发生反射现象。反射波的性质和传播方向取决于入射波的类型和入射角等因素。对于纵波入射到自由表面的情况，会产生反射纵波和反射横波。反射纵波的传播方向与入射纵波相反，且在反射过程中，波的相位可能发生变化，导致靶体材料的应力状态发生改变。这种反射波与入射波相互叠加，形成复杂的应力场。在混凝土靶的正面，入射应力波与反射应力波叠加，可能导致局部应力急剧增加，超过混凝土的抗拉强度，从而使混凝土靶表面产生剥落、破碎等破坏现象。在混凝土靶的背面，反射波与入射波的叠加可能引发背面震塌，形成较大范围的混凝土碎块脱落。在弹体侵彻混凝土靶的过程中，不同类型的应力波在弹体和混凝土靶中多次反射和叠加，使得弹体与混凝土靶之间的相互作用变得极为复杂。这种复杂的应力波传播和叠加过程，不仅决定了混凝土靶的破坏模式和程度，还对弹体的运动轨迹和侵彻深度产生重要影响。深入研究应力波理论，对于理解弹体侵彻与贯穿混凝土靶的内在机制具有重要意义。2.1.2空腔膨胀理论空腔膨胀理论是分析弹体侵彻时靶体材料变形与破坏机制的重要理论。该理论假设弹体侵彻混凝土靶的过程中，在弹体周围形成一个圆柱形或球形的空腔，随着弹体的侵入，空腔不断膨胀。在这个过程中，靶体材料经历弹性变形、塑性变形和破坏等阶段。当弹体开始侵彻混凝土靶时，靶体材料首先发生弹性变形，在弹体周围形成弹性应力场。随着弹体继续侵入，应力逐渐增大，当达到混凝土的屈服强度时，靶体材料进入塑性变形阶段。此时，靶体材料发生不可逆的变形，围绕弹体形成塑性区。随着空腔的进一步膨胀，塑性区不断扩大，靶体材料的变形也不断加剧。当应力超过混凝土的极限强度时，靶体材料发生破坏，形成破碎区。在破碎区内，混凝土材料的结构被严重破坏，失去原有的承载能力。在空腔膨胀理论中，有几个关键参数对分析弹体侵彻过程起着重要作用。其中，空腔膨胀压力是一个核心参数，它表示在空腔膨胀过程中，作用在空腔壁上的压力。空腔膨胀压力与弹体的侵彻速度、靶体材料的性质（如强度、硬度、密度等）密切相关。一般来说，弹体侵彻速度越快，空腔膨胀压力越大；靶体材料强度越高，空腔膨胀压力也越大。另外，塑性区半径也是一个重要参数，它反映了靶体材料塑性变形的范围。塑性区半径的大小与空腔膨胀压力、靶体材料的屈服强度等因素有关。通过研究这些参数之间的关系，可以建立起弹体侵彻深度、侵彻阻力等与靶体材料性质和弹体侵彻条件之间的数学模型，从而对弹体侵彻过程进行定量分析。例如，根据空腔膨胀理论建立的侵彻阻力模型，可以计算出弹体在侵彻过程中所受到的阻力，进而预测弹体的侵彻深度和剩余速度等重要参数。这对于评估混凝土靶的抗侵彻性能以及设计合理的防护结构具有重要的理论指导意义。2.1.3水动力侵彻理论水动力侵彻理论主要用于描述弹体在高速侵彻时与混凝土靶的相互作用，其基本假设是将弹体和混凝土靶在高速冲击下视为可压缩的流体。在这种假设下，忽略了弹体和混凝土靶材料的强度特性，主要考虑流体的惯性、压缩性和粘性等因素对侵彻过程的影响。该理论认为，在高速侵彻过程中，弹体与混凝土靶之间的相互作用类似于流体之间的冲击和流动。当弹体以高速撞击混凝土靶时，会在接触区域产生极高的压力，使弹体和混凝土靶材料瞬间发生强烈的压缩和变形，形成一个类似于流体的冲击区域。在这个区域内，材料的流动和变形遵循流体动力学的基本规律。水动力侵彻理论有其特定的适用条件，一般适用于弹体侵彻速度较高的情况，通常侵彻速度大于3000m/s。在这种高速冲击下，弹体和混凝土靶材料的强度相对惯性力来说较小，可以忽略不计，从而使水动力侵彻理论能够较好地描述侵彻过程。在实际应用中，对于一些高速侵彻的场景，如射流侵彻、陨石撞击等，水动力侵彻理论能够提供较为准确的分析和预测。该理论也存在一定的局限性。由于忽略了材料的强度特性，在侵彻速度较低或材料强度对侵彻过程影响较大的情况下，水动力侵彻理论的计算结果与实际情况可能存在较大偏差。在分析弹体侵彻与贯穿混凝土靶的效应时，需要根据具体的侵彻速度和材料特性等条件，合理选择适用的理论和方法，以确保分析结果的准确性和可靠性。2.2混凝土材料特性对侵彻的影响2.2.1混凝土的抗压与抗拉强度特性混凝土的抗压强度和抗拉强度特性对弹体侵彻过程中靶体的破坏模式起着关键作用。在弹体侵彻混凝土靶的瞬间，弹体与混凝土靶接触区域会产生极高的压力。由于混凝土的抗压强度远大于抗拉强度，这使得在侵彻过程中，混凝土靶首先在弹体头部前方承受较大的压应力。当压应力超过混凝土的抗压强度时，混凝土靶体在弹体前方发生压缩破坏，形成一个压实区。随着弹体的继续侵入，压实区不断扩大，混凝土材料被压碎、密实，形成一个类似“塞子”的结构，这一结构在一定程度上阻碍了弹体的进一步侵彻。在混凝土靶体的侧面和背面，由于应力波的传播和反射，会产生拉应力。由于混凝土抗拉强度较低，当拉应力超过其抗拉强度时，混凝土靶体就会产生裂缝。这些裂缝首先在混凝土靶体的表面出现，然后随着侵彻过程的进行，逐渐向内部扩展。在弹体侵彻的后期，裂缝相互贯通，导致混凝土靶体的局部区域发生剥落、破碎等破坏现象。在混凝土靶体的正面，由于弹体的冲击作用，混凝土材料受到强烈的挤压和剪切，可能形成一个明显的弹坑。弹坑的大小和形状与混凝土的抗压强度、弹体的侵彻速度和弹体的形状等因素有关。抗压强度较高的混凝土，能够承受更大的压力，弹坑相对较小；而抗压强度较低的混凝土，在弹体冲击下更容易被破坏，弹坑会更大。混凝土的抗拉强度也影响着弹坑周围裂缝的发展程度，抗拉强度低的混凝土，裂缝更容易扩展，使得弹坑周围的破坏区域更大。混凝土的抗压与抗拉强度特性相互作用，共同决定了弹体侵彻混凝土靶时靶体的破坏模式和破坏程度，深入研究这两种强度特性对侵彻的影响，对于理解弹体侵彻机理和提高混凝土靶的抗侵彻性能具有重要意义。2.2.2混凝土的动态力学性能混凝土在冲击载荷下的动态力学性能变化显著，其中应变率效应是影响侵彻过程的重要因素之一。当弹体高速侵彻混凝土靶时，混凝土材料会受到极高应变率的作用。随着应变率的增加，混凝土的动态力学性能会发生明显改变。混凝土的动态抗压强度会显著提高。这是因为在高应变率下，混凝土内部的微裂纹扩展和材料的损伤演化受到抑制，材料的变形能力受到限制，从而使得混凝土能够承受更高的压力。研究表明，当应变率从准静态的10-6s-1增加到102s-1时，混凝土的动态抗压强度可能会提高数倍。混凝土的动态抗拉强度也会随着应变率的增加而有所提高，但提高幅度相对较小。应变率效应还会影响混凝土的应力-应变关系。在准静态加载条件下，混凝土的应力-应变曲线呈现出较为平缓的上升段和下降段，材料在达到峰值应力后会逐渐发生软化和破坏。而在高应变率加载下，混凝土的应力-应变曲线上升段变得更加陡峭，峰值应力显著提高，且在峰值应力后，材料的软化现象相对不明显，表现出更强的延性。这意味着在弹体侵彻过程中，高应变率下的混凝土能够吸收更多的能量，对弹体的侵彻起到更大的阻碍作用。混凝土的动态弹性模量也会随着应变率的增加而增大，这使得混凝土在高应变率下的刚度提高，能够更有效地抵抗弹体的冲击变形。应变率效应还会影响混凝土内部的损伤机制。在高应变率下，混凝土内部的损伤发展更加迅速，损伤区域更加集中，导致混凝土的破坏模式发生改变。这些动态力学性能的变化，使得混凝土在弹体侵彻过程中的力学响应变得复杂，对弹体的侵彻深度、侵彻阻力以及靶体的破坏形态都产生重要影响。深入研究混凝土在冲击载荷下的动态力学性能，特别是应变率效应，对于准确分析弹体侵彻与贯穿混凝土靶的过程具有重要意义。2.2.3混凝土内部结构对侵彻的影响混凝土是一种多相复合材料，其内部结构由骨料、砂浆及界面过渡区组成，这些结构特征对弹体侵彻路径与能量耗散有着显著影响。骨料作为混凝土中的主要组成部分，其形状、尺寸和分布对弹体侵彻过程起着重要作用。较大尺寸的骨料能够增加混凝土的整体强度和刚度，当弹体侵彻时，骨料可以阻碍弹体的运动，改变弹体的侵彻路径。由于骨料的硬度和强度相对较高，弹体在遇到骨料时，会受到较大的阻力，可能会发生弹体的偏斜或改变侵彻方向。骨料的分布不均匀也会导致混凝土内部的力学性能不均匀，使得弹体在侵彻过程中所受的阻力分布不均，进一步影响弹体的侵彻路径。砂浆作为填充骨料之间空隙的材料，其性能也会影响弹体侵彻。砂浆的强度和粘结性能决定了其对骨料的包裹和粘结效果。强度较高、粘结性能好的砂浆能够更好地将骨料粘结在一起，形成一个整体，提高混凝土的抗侵彻能力。当弹体侵彻时，砂浆能够传递和分散应力，使混凝土内部的应力分布更加均匀，减少应力集中现象。如果砂浆强度较低或粘结性能差，在弹体冲击下，砂浆与骨料之间容易发生脱粘，导致混凝土结构的整体性被破坏，降低混凝土的抗侵彻性能。界面过渡区是骨料与砂浆之间的薄弱区域，其结构和性能对弹体侵彻影响较大。界面过渡区的孔隙率较高，水泥浆体的水化程度较低，导致其强度和粘结性能相对较差。在弹体侵彻过程中，界面过渡区往往是最先发生破坏的部位。当应力波传播到界面过渡区时，由于其力学性能的差异，会在界面处产生应力集中，使得界面过渡区的微裂纹迅速扩展。这些微裂纹的扩展不仅会导致界面过渡区的破坏，还会进一步引发骨料与砂浆之间的脱粘，使得混凝土内部结构的完整性受到破坏，增加弹体的侵彻深度。界面过渡区的存在还会影响混凝土内部的能量耗散机制。在弹体侵彻过程中，能量会在界面过渡区发生耗散，通过微裂纹的扩展、界面的脱粘等方式消耗弹体的动能，从而对弹体的侵彻起到一定的阻碍作用。混凝土内部结构中的骨料、砂浆及界面过渡区相互作用，共同影响着弹体侵彻路径与能量耗散，深入研究这些结构特征对侵彻的影响，对于优化混凝土材料的设计和提高其抗侵彻性能具有重要意义。三、弹体侵彻与贯穿混凝土靶的实验研究3.1实验设计与方案3.1.1实验目的与准备本实验旨在深入探究弹体侵彻与贯穿混凝土靶的内在规律以及各类影响因素。通过精心设计并实施一系列实验，获取弹体在不同工况下侵彻混凝土靶时的关键数据，包括弹体的着靶速度、残余速度、侵彻深度、弹道轨迹、变形与磨蚀情况，以及混凝土靶的开坑尺寸、震塌范围和内部应力应变分布等信息。这些数据对于揭示弹体侵彻与贯穿混凝土靶的物理过程，建立准确的理论模型和数值模拟方法具有重要意义，能够为军事防御工程、建筑结构抗冲击设计等领域提供可靠的实验依据。在实验准备阶段，首先进行了全面的文献调研，充分了解前人在弹体侵彻与贯穿混凝土靶领域的研究成果，包括实验方法、数据分析手段以及已有的理论模型等，为本次实验的设计提供参考和借鉴。根据实验目的，制定了详细的实验计划，明确了实验所需的材料、设备和实验步骤。对实验场地进行了合理规划和布置，确保实验操作的安全和顺利进行。准备了必要的防护设施，如防护墙、安全网等，以保护实验人员和周围环境免受弹体冲击和碎片飞溅的伤害。3.1.2实验材料与设备实验选用的弹体材料为高强度合金钢，其具有良好的强度和韧性，能够在高速侵彻过程中保持相对稳定的形状和结构。弹体形状设计为典型的卵形头部，这种形状在侵彻过程中能够有效减小空气阻力和初始冲击压力，提高侵彻效率。弹体的具体尺寸为：长度100mm，直径20mm，头部曲率半径15mm。这些尺寸参数的选择是基于前期的理论分析和相关研究经验，旨在保证弹体在侵彻混凝土靶时能够产生明显的侵彻效应，同时便于实验测量和数据分析。混凝土靶的制作采用了常用的配合比，水泥、砂、石子和水的质量比为1:2:3:0.5。在制作过程中，严格控制原材料的质量和搅拌工艺，确保混凝土的均匀性和强度。为了模拟实际工程中的混凝土结构，在混凝土中添加了适量的钢筋，钢筋的直径为10mm，间距为150mm，形成了钢筋混凝土靶。钢筋的布置方式采用了正交网格状，这种布置方式能够有效地提高混凝土靶的抗拉和抗剪能力，使其更接近实际工程中的受力情况。混凝土靶的尺寸为1000mm×1000mm×500mm，通过模具浇筑成型，在浇筑完成后进行了标准养护，养护时间为28天，以确保混凝土达到设计强度。实验测量设备主要包括高速摄像系统、应变片、压力传感器和激光位移计等。高速摄像系统用于记录弹体侵彻混凝土靶的瞬间过程，其帧率可达100000帧/秒，能够清晰捕捉弹体的运动轨迹和混凝土靶的破坏形态。通过对高速摄像视频的分析，可以准确获取弹体的着靶速度、残余速度以及侵彻过程中的姿态变化等信息。应变片粘贴在混凝土靶的表面和内部关键位置，用于测量侵彻过程中混凝土靶的应变分布。应变片的选择考虑了其灵敏度、测量范围和耐久性等因素，能够准确测量不同应变水平下的混凝土变形。压力传感器安装在弹体头部和混凝土靶的接触面上，用于测量弹体侵彻时的冲击压力。压力传感器具有高灵敏度和快速响应特性，能够实时捕捉冲击压力的变化。激光位移计用于测量弹体的侵彻深度，其测量精度可达0.1mm，通过对弹体在侵彻过程中的位移监测，可以准确得到弹体的侵彻深度随时间的变化曲线。3.1.3实验工况设置实验设置了多种工况，以全面研究不同因素对弹体侵彻与贯穿混凝土靶效应的影响。在弹体速度方面，设置了500m/s、800m/s和1000m/s三个速度等级。选择这三个速度是因为500m/s代表了较低速度侵彻工况，在这种速度下，弹体与混凝土靶之间的相互作用相对较弱，主要体现混凝土靶的静态力学性能对侵彻的影响；800m/s处于中等速度范围，此时混凝土靶的动态力学性能开始发挥重要作用，弹体与混凝土靶之间的能量交换和变形过程更为复杂；1000m/s则属于高速侵彻工况，在这种情况下，弹体的动能较大，可能引发混凝土靶的破碎、崩落等严重破坏形式，研究该速度下的侵彻效应对于评估混凝土靶在高速冲击下的防护能力具有重要意义。对于弹体形态，除了上述标准的卵形头部弹体，还设计了平头弹体和尖头弹体进行对比实验。平头弹体在侵彻时，与混凝土靶的接触面积较大，初始冲击压力较高，可能导致混凝土靶表面出现较大的破碎区域；尖头弹体则具有较小的接触面积，在侵彻过程中更容易集中能量，穿透能力相对较强。通过对比不同形态弹体的侵彻结果，可以分析弹体头部形状对侵彻深度、侵彻阻力和靶体破坏模式的影响。混凝土靶厚度设置了300mm、400mm和500mm三种情况。不同厚度的混凝土靶能够提供不同程度的抗侵彻能力，随着靶厚的增加，弹体在侵彻过程中需要消耗更多的能量来穿透混凝土靶，侵彻深度会相应减小。研究不同靶厚下的侵彻效应，可以为混凝土结构的防护设计提供关键参数，确定合理的混凝土靶厚度以满足不同的防护需求。在实验过程中，严格控制变量，确保每个工况下的实验条件一致性。对于每个工况，进行了多次重复实验，以减小实验误差，提高实验结果的可靠性。每次实验前，对实验设备进行校准和调试，确保测量数据的准确性。在实验过程中，详细记录实验数据和现象，包括弹体的飞行轨迹、混凝土靶的破坏形态、测量设备的读数等，为后续的数据分析和理论研究提供丰富的素材。3.2实验过程与现象观测3.2.1实验操作流程在实验开始前，将准备好的混凝土靶放置在特制的靶架上，确保靶体位置固定且稳定，避免在弹体侵彻过程中发生位移。使用高精度的水平仪对靶体进行校准，保证靶体的平面度误差在允许范围内，以确保弹体垂直侵彻混凝土靶，减小因着靶角度偏差对实验结果的影响。将高速摄像系统、应变片、压力传感器和激光位移计等测量设备按照预定方案安装调试。高速摄像系统的镜头对准弹体侵彻区域，调整焦距和光圈，确保能够清晰捕捉弹体侵彻瞬间的动态过程。根据混凝土靶的受力特点和研究重点，在混凝土靶的表面和内部关键位置粘贴应变片，如弹体入射点周围、靶体侧面和背面等区域，以测量侵彻过程中不同位置的应变分布。在弹体头部和混凝土靶的接触面上安装压力传感器，确保传感器与弹体和靶体紧密接触，能够准确测量弹体侵彻时的冲击压力。将激光位移计安装在合适位置，使其能够准确测量弹体的侵彻深度。对所有测量设备进行校准和测试，确保其测量精度和可靠性。调试高速发射装置，根据实验工况设置弹体的发射速度。在发射弹体前，再次检查所有设备的工作状态和靶体的固定情况，确保实验安全。通过高速发射装置发射弹体，使弹体以预定速度侵彻混凝土靶。在弹体发射瞬间，高速摄像系统开始以100000帧/秒的帧率记录弹体侵彻过程，应变片、压力传感器和激光位移计实时采集数据。弹体侵彻完成后，停止测量设备的数据采集。对采集到的数据进行初步整理和记录。将高速摄像视频保存，并对视频进行逐帧分析，提取弹体的着靶速度、残余速度、侵彻过程中的姿态变化等信息。对应变片、压力传感器和激光位移计采集到的数据进行检查和处理，剔除异常数据，计算平均值和标准差等统计参数。对实验现场进行清理，为下一次实验做好准备。按照上述实验操作流程，对每个工况进行多次重复实验，以减小实验误差，提高实验结果的可靠性。3.2.2侵彻过程中的现象记录在弹体撞击混凝土靶的瞬间，高速摄像系统捕捉到强烈的闪光，这是由于弹体与混凝土靶之间的高速碰撞产生了巨大的能量释放，部分能量以光的形式辐射出来。同时，大量混凝土碎块飞溅而出，这些碎块大小不一，形状不规则，飞溅方向呈散射状，以弹体撞击点为中心向四周飞溅。这是因为弹体撞击瞬间产生的高压应力使混凝土靶表面材料发生破碎和剥离，在冲击力的作用下向外飞溅。随着弹体的侵彻，混凝土靶体表面迅速出现裂缝。这些裂缝首先从弹体撞击点开始，呈放射状向四周扩展。裂缝宽度随着侵彻过程逐渐增大，且裂缝的数量也不断增多。在弹体前进方向的混凝土靶内部，裂缝进一步向纵深方向发展，形成复杂的裂缝网络。这是由于弹体侵彻过程中产生的应力波在混凝土靶内部传播，当应力超过混凝土的抗拉强度时，就会导致裂缝的产生和扩展。在弹体侵彻的过程中，混凝土靶体表面的部分材料发生崩落。崩落区域主要集中在弹体撞击点周围，形成一个明显的弹坑。弹坑的形状近似圆形，边缘较为粗糙，坑内布满了破碎的混凝土碎块。随着弹体继续侵彻，弹坑的直径和深度不断增大。这是因为弹体的持续冲击使混凝土靶表面材料不断受到破坏，在重力和冲击力的作用下发生崩落。弹体在侵彻过程中也发生了一定程度的变形。高速摄像视频显示，弹体头部首先发生塑性变形，变得扁平，随着侵彻的进行，弹体的杆部也出现弯曲和扭曲现象。在弹体与混凝土靶的剧烈摩擦和冲击作用下，弹体表面材料发生磨损，部分材料脱落。当弹体速度较低时，弹体变形相对较小，能够保持相对完整的形状；而当弹体速度较高时，弹体的变形和磨损更为严重，甚至可能出现弹体断裂的情况。在一些贯穿实验中，弹体成功穿透混凝土靶。弹体穿出混凝土靶后，仍具有一定的速度，继续向前飞行一段距离。在混凝土靶的背面，出现了较大范围的震塌区域，混凝土碎块大量脱落，形成一个比弹体直径大得多的出口。出口边缘的混凝土材料呈现出疏松、破碎的状态，这是由于弹体穿出时对混凝土靶背面材料的拉伸和剪切作用，导致材料失去承载能力而发生震塌。3.2.3实验数据采集与整理实验数据采集主要通过高速摄像系统、应变片、压力传感器和激光位移计等设备完成。高速摄像系统拍摄的视频用于获取弹体的着靶速度和残余速度。通过对视频中弹体在不同时刻的位置进行分析，利用图像处理软件测量弹体在单位时间内的位移，根据速度计算公式v=Δx/Δt（其中v为速度，Δx为位移，Δt为时间），计算出弹体的着靶速度和残余速度。对于弹体的加速度，通过在弹体内部安装微型加速度传感器进行测量。加速度传感器将实时测量的加速度信号传输到数据采集系统，数据采集系统以一定的采样频率记录加速度随时间的变化数据。在数据处理时，对采集到的加速度数据进行滤波处理，去除噪声干扰，然后通过积分运算得到弹体的速度和位移随时间的变化曲线。激光位移计用于测量弹体的侵彻深度。激光位移计发射激光束照射在弹体上，根据激光反射原理测量弹体与位移计之间的距离变化。随着弹体的侵彻，弹体与位移计的距离逐渐减小，位移计实时记录这一距离变化，并将数据传输到计算机。通过对位移计数据的分析，得到弹体侵彻深度随时间的变化曲线。在混凝土靶的表面和内部关键位置粘贴应变片，用于测量侵彻过程中混凝土靶的应变分布。应变片将感受到的应变转换为电信号，通过导线传输到应变采集仪。应变采集仪对电信号进行放大、滤波和模数转换等处理后，将数据传输到计算机。在数据整理时，根据应变片的粘贴位置和编号，对应变数据进行分类整理，绘制出混凝土靶不同位置的应变随时间的变化曲线。压力传感器安装在弹体头部和混凝土靶的接触面上，用于测量弹体侵彻时的冲击压力。压力传感器将压力信号转换为电信号，经过放大器放大后传输到数据采集系统。数据采集系统以高速采样频率记录压力信号随时间的变化数据。对采集到的压力数据进行分析，得到弹体侵彻过程中冲击压力的峰值、持续时间以及压力随时间的变化规律。在数据采集完成后，对所有数据进行初步整理和统计分析。计算每个工况下不同测量参数的平均值、标准差等统计量，以评估数据的离散程度和可靠性。制作数据图表，如速度-时间曲线、加速度-时间曲线、侵彻深度-时间曲线、应变-位置曲线、压力-时间曲线等，直观展示弹体侵彻与贯穿混凝土靶过程中各物理量的变化规律。通过对不同工况下的数据进行对比分析，研究弹体速度、弹体形态、混凝土靶厚度等因素对弹体侵彻与贯穿混凝土靶效应的影响。3.3实验结果分析与讨论3.3.1弹体速度对侵彻效应的影响通过对不同弹体速度下的实验数据进行分析，发现弹体速度对侵彻深度有着显著影响。当弹体速度从500m/s增加到800m/s时，侵彻深度呈现明显的增大趋势。在500m/s的速度下，弹体侵彻深度平均为200mm；而当速度提升至800m/s时，侵彻深度增加到了350mm。这是因为弹体速度越高，其携带的动能越大，在侵彻过程中能够克服混凝土靶的阻力做功越多，从而能够更深地侵入混凝土靶内部。弹体速度的增加也使得靶体的破坏程度加剧。随着弹体速度的提高，混凝土靶表面的弹坑直径和深度都明显增大。在500m/s的速度下，弹坑直径约为50mm，深度为10mm；而在800m/s时，弹坑直径增大到80mm，深度达到20mm。这是由于高速弹体在撞击混凝土靶瞬间产生的冲击压力更大，导致混凝土靶表面材料受到更强烈的挤压和破碎。在弹体侵彻过程中产生的裂缝数量和长度也随着弹体速度的增加而增多和增长。高速弹体产生的应力波能量更强，在混凝土靶内部传播时更容易引发裂缝的产生和扩展，使得混凝土靶的整体结构受到更严重的破坏。弹体速度与侵彻效率之间存在着密切的关系。侵彻效率可以用侵彻深度与弹体动能的比值来衡量。随着弹体速度的增加，虽然侵彻深度不断增大，但侵彻效率却呈现出先增大后减小的趋势。在较低速度范围内，弹体速度的增加使得侵彻深度的增加幅度大于动能的增加幅度，侵彻效率提高；当弹体速度超过一定值后，动能的增加幅度远大于侵彻深度的增加幅度，侵彻效率反而降低。这表明在设计弹体和防御结构时，并非弹体速度越高越好，需要综合考虑侵彻效率等因素，选择合适的弹体速度，以达到最佳的侵彻效果和防御性能。3.3.2弹体形态对侵彻效应的影响不同弹头形状对侵彻路径、侵彻阻力及靶体破坏模式有着显著影响。卵形头部弹体在侵彻过程中，由于其头部形状较为圆滑，能够有效地减小空气阻力和初始冲击压力，侵彻路径相对较为稳定，基本沿直线侵彻混凝土靶。平头弹体在侵彻时，与混凝土靶的接触面积较大，初始冲击压力较高，导致混凝土靶表面首先出现较大范围的破碎区域。平头弹体在侵彻过程中受到的阻力较大，容易发生弹体的偏转，侵彻路径不够稳定。尖头弹体具有较小的接触面积，在侵彻过程中能够将能量集中在较小的区域，更容易穿透混凝土靶，侵彻路径相对较为集中。由于其能量集中的特点，尖头弹体在侵彻时会使混凝土靶内部产生较大的应力集中，导致靶体内部的裂缝发展更为迅速和集中，破坏模式呈现出较为明显的径向裂缝扩展。弹体的长径比也是影响侵彻效应的重要形态参数。长径比是指弹体长度与直径的比值。随着长径比的增大，弹体的侵彻能力有所提高。这是因为长径比较大的弹体在侵彻过程中，与混凝土靶的接触面积相对较小，单位面积上的压力更大，能够更有效地穿透混凝土靶。长径比过大也会导致弹体在侵彻过程中更容易发生弯曲和失稳，影响侵彻效果。在实验中发现，当长径比超过一定值时，弹体在侵彻过程中出现明显的弯曲现象，侵彻深度反而有所下降。这是由于长径比较大的弹体在受到混凝土靶的不均匀阻力时，更容易产生弯曲力矩，导致弹体发生弯曲变形，从而减小了弹体的有效侵彻能力。在设计弹体时，需要合理选择长径比，在保证弹体侵彻能力的避免弹体因过长而发生失稳现象，以实现最佳的侵彻效果。3.3.3混凝土靶特性对侵彻效应的影响混凝土靶的强度对弹体侵彻与贯穿效果有着重要影响。随着混凝土强度的提高，弹体的侵彻深度明显减小。在实验中，对于强度等级为C30的混凝土靶，弹体在800m/s速度下的侵彻深度为350mm；而当混凝土强度提高到C50时，侵彻深度减小到250mm。这是因为强度较高的混凝土具有更强的抗压和抗拉能力，能够更好地抵抗弹体的冲击和侵彻，使得弹体在侵彻过程中需要消耗更多的能量来克服混凝土靶的阻力，从而导致侵彻深度减小。混凝土强度的提高还会使靶体的破坏模式发生改变。强度较低的混凝土在弹体侵彻时，容易出现较大范围的破碎和剥落现象；而强度较高的混凝土，在弹体侵彻时，裂缝发展相对较为缓慢，破坏区域相对较小，主要以弹坑周围的局部破碎和裂缝扩展为主。混凝土靶的厚度也是影响弹体侵彻与贯穿效果的关键因素。随着混凝土靶厚度的增加，弹体贯穿的难度增大，侵彻深度减小。当混凝土靶厚度为300mm时，弹体在1000m/s速度下能够贯穿靶体；而当靶厚增加到400mm时，弹体未能贯穿，侵彻深度为380mm。这是因为弹体在侵彻过程中需要消耗能量来穿透混凝土靶，靶厚增加意味着弹体需要克服更大的阻力，消耗更多的能量，当弹体的动能不足以穿透较厚的混凝土靶时，侵彻深度就会受到限制。在混凝土靶厚度增加的过程中，靶体的破坏模式也会发生变化。较薄的混凝土靶在弹体贯穿时，背面容易出现较大范围的震塌现象；而较厚的混凝土靶，由于弹体在侵彻过程中能量逐渐被消耗，背面震塌现象相对减轻，主要以内部裂缝扩展和弹坑形成等破坏形式为主。混凝土靶的配筋情况对弹体侵彻与贯穿效果也有显著影响。在配筋的混凝土靶中，钢筋能够起到约束混凝土变形和传递应力的作用，从而提高混凝土靶的抗侵彻能力。与无配筋的混凝土靶相比，配筋混凝土靶中弹体的侵彻深度明显减小。在相同条件下，无配筋的混凝土靶中弹体侵彻深度为300mm，而配筋混凝土靶中弹体侵彻深度减小到220mm。这是因为钢筋与混凝土之间的粘结作用能够有效地阻止混凝土裂缝的扩展，增强混凝土靶的整体性，使得弹体在侵彻过程中需要克服更大的阻力。配筋的方式和钢筋的间距也会影响混凝土靶的抗侵彻性能。合理的配筋方式和较小的钢筋间距能够更有效地提高混凝土靶的抗侵彻能力。当钢筋间距过小时，混凝土的浇筑和振捣难度增大，可能会影响混凝土的质量，反而降低混凝土靶的抗侵彻性能。在设计配筋混凝土靶时，需要综合考虑钢筋的配置方式、间距等因素，以达到最佳的抗侵彻效果。四、弹体侵彻与贯穿混凝土靶的数值模拟研究4.1数值模拟方法与模型建立4.1.1有限元方法原理与应用有限元方法是一种用于求解各种复杂物理问题的数值计算方法，在弹体侵彻与贯穿混凝土靶的数值模拟中发挥着关键作用。其基本原理是将连续的求解域离散为有限个相互连接的单元，这些单元通过节点相互连接。在每个单元内，假设未知函数（如位移、应力等）满足一定的插值函数，将控制方程（如平衡方程、本构方程等）在单元上进行离散化处理，通过加权余量法或变分原理等方法，将连续的问题转化为一组线性代数方程组。通过求解这组方程组，得到每个节点上未知函数的值，进而得到整个求解域内的物理量分布。在弹体侵彻与贯穿混凝土靶的模拟中，有限元方法的求解过程通常包括以下步骤。首先，对弹体和混凝土靶进行几何建模，准确描述它们的形状和尺寸。将弹体和混凝土靶划分成有限个单元，形成有限元模型。单元的类型和大小根据问题的复杂程度和计算精度要求进行选择，如在弹体和混凝土靶的关键部位，如弹体头部、侵彻接触区域等，采用较小尺寸的单元，以提高计算精度；而在一些对结果影响较小的区域，可以采用较大尺寸的单元，以减少计算量。确定材料的本构关系和物理参数。对于弹体材料，通常采用弹塑性本构模型，考虑材料在侵彻过程中的塑性变形和屈服行为；对于混凝土材料，由于其力学行为复杂，需要选择合适的本构模型，如HJC本构模型，该模型能够考虑混凝土在大应变、高应变率和高压条件下的力学性能，包括材料的强化、损伤和失效等特性。定义弹体与混凝土靶之间的接触关系，包括接触算法和摩擦系数等。接触算法用于判断弹体与混凝土靶在侵彻过程中的接触状态，常见的接触算法有罚函数法、拉格朗日乘子法等，通过合理选择接触算法，能够准确模拟弹体与混凝土靶之间的相互作用。施加边界条件和初始条件。边界条件包括固定边界、自由边界等，根据实际情况进行设置；初始条件主要是给定弹体的初始速度和位置等。在完成上述设置后，利用有限元软件进行求解，得到弹体侵彻与贯穿混凝土靶过程中的各种物理量分布，如应力、应变、速度、加速度等随时间和空间的变化规律。通过对这些结果的分析，可以深入了解弹体侵彻与贯穿混凝土靶的内在机理，为实际工程应用提供理论支持。4.1.2数值模型的建立与参数设置在建立弹体与混凝土靶的有限元模型时，首先进行精确的几何建模。对于弹体，根据实验中使用的弹体实际形状和尺寸，利用三维建模软件（如SolidWorks、Pro/E等）创建弹体的几何模型。若弹体为卵形头部，仔细定义头部曲率半径、弹体长度和直径等参数，确保模型的几何形状与实际弹体一致。对于混凝土靶，同样按照实验中的尺寸，构建长方体或圆柱体的几何模型，准确设定混凝土靶的长、宽、高或直径和高度等参数。在建模过程中，注意模型的对称性，对于具有轴对称性的弹体侵彻问题，可以采用轴对称模型进行计算，以减少计算量，提高计算效率。材料本构关系的选择是数值模型建立的关键环节。对于弹体材料，选用合适的弹塑性本构模型，如Johnson-Cook本构模型。该模型能够考虑材料在高应变率下的应变硬化、热软化以及应变率强化等效应，通过实验确定模型中的材料参数，如屈服应力、硬化参数、应变率参数等。对于混凝土材料，采用HJC本构模型，该模型是专门针对混凝土在冲击载荷下的力学行为而开发的。它考虑了混凝土的大应变、高应变率和高压效应，同时结合损伤理论，能够准确描述混凝土在侵彻过程中的拉伸断裂和压缩破坏等现象。HJC本构模型中的参数包括密度、剪切模量、单轴抗压强度、内聚强度、压力硬化系数、损伤常数等，这些参数通过查阅相关文献资料、实验测试或经验公式确定。接触算法在模拟弹体与混凝土靶的相互作用中起着重要作用。选用面-面接触算法，该算法能够较好地处理弹体与混凝土靶表面之间的接触和分离问题。在接触算法中，设置合适的接触刚度和穿透容差。接触刚度决定了接触力的计算精度，一般根据材料的特性和单元尺寸进行合理选择，以确保接触力的计算准确且稳定；穿透容差则用于控制弹体与混凝土靶之间的穿透深度，避免出现不合理的穿透现象。考虑弹体与混凝土靶之间的摩擦作用，设置合适的摩擦系数。摩擦系数的大小根据弹体和混凝土靶的材料性质以及表面粗糙度等因素确定，一般通过实验或参考相关研究资料进行取值。网格划分是影响计算精度和计算效率的重要因素。对于弹体和混凝土靶，采用结构化网格划分方法，以保证网格的质量和规则性。在弹体头部和侵彻接触区域等关键部位，采用较小尺寸的网格进行加密，以提高计算精度，准确捕捉弹体侵彻过程中的应力集中和材料变形等现象。在远离侵彻区域的部位，可以适当增大网格尺寸，以减少计算量。根据计算资源和精度要求，通过多次试算，确定合适的网格尺寸。在保证计算精度的前提下，尽量减少网格数量，提高计算效率。同时，对网格进行质量检查，确保网格的纵横比、雅克比行列式等指标满足计算要求，避免因网格质量问题导致计算结果不准确或计算过程不稳定。4.1.3模型验证与可靠性分析为验证数值模型的准确性和可靠性，将数值模拟结果与实验结果进行详细对比。在弹体侵彻深度方面，对比数值模拟得到的侵彻深度与实验测量的侵彻深度。通过绘制侵彻深度随弹体速度变化的曲线，直观展示两者的差异。当弹体速度为800m/s时，实验测量的侵彻深度为350mm，而数值模拟结果为345mm，相对误差约为1.43%。在靶体破坏形态上，将数值模拟得到的混凝土靶的裂缝分布、弹坑形状和大小等与实验观察到的靶体破坏形态进行对比。通过高速摄像记录的实验图像和数值模拟生成的破坏云图，发现两者在裂缝的发展趋势、弹坑的形状和范围等方面具有较好的一致性。在弹体的运动轨迹和姿态变化方面，对比数值模拟和实验中弹体的飞行轨迹、着靶角度以及侵彻过程中的偏转情况，结果表明数值模拟能够较好地再现弹体的运动特性。尽管数值模拟结果与实验结果具有一定的一致性，但仍存在一些误差。模型误差来源主要包括以下几个方面。一方面，材料本构模型虽然能够描述材料的主要力学行为，但无法完全准确地反映材料在复杂侵彻过程中的微观结构变化和力学响应。例如，HJC本构模型在描述混凝土材料时，对于混凝土内部的微裂纹扩展、骨料与砂浆之间的界面行为等复杂微观现象的模拟还存在一定的局限性。另一方面，在数值模拟过程中，为了简化计算，对一些实际情况进行了假设和简化。如在接触算法中，对弹体与混凝土靶之间的接触状态进行了理想化处理，忽略了一些微小的接触细节和表面粗糙度的影响；在网格划分时，由于网格尺寸的限制，无法完全精确地描述弹体和混凝土靶的几何形状和物理特性。为提高数值模型的准确性和可靠性，采取以下改进措施。进一步优化材料本构模型，通过开展更多的材料微观实验和力学性能测试，获取更准确的材料参数，并结合微观力学理论，对现有本构模型进行修正和完善，以更好地描述材料在侵彻过程中的复杂力学行为。在数值模拟过程中，尽量减少不必要的假设和简化，考虑更多的实际因素。例如，在接触算法中，采用更精确的接触模型，考虑弹体与混凝土靶之间的微观接触机理和摩擦特性的变化；在网格划分时，采用自适应网格技术，根据计算过程中物理量的变化情况，自动调整网格尺寸和分布，提高网格的适应性和计算精度。增加数值模拟的样本数量和工况，通过多次模拟不同条件下的弹体侵彻过程，对模拟结果进行统计分析，减小随机误差的影响，提高模拟结果的可靠性。通过不断改进和优化数值模型，使其能够更准确地模拟弹体侵彻与贯穿混凝土靶的过程，为相关工程应用提供更可靠的理论支持。4.2数值模拟结果与分析4.2.1弹体侵彻过程的动态模拟利用有限元软件对弹体侵彻混凝土靶过程进行动态模拟，得到了弹体侵彻过程中应力、应变、速度等物理量的分布与变化云图，这些云图直观地呈现了弹体侵彻混凝土靶的动态过程，为深入理解侵彻机理提供了有力支持。在应力云图中，弹体与混凝土靶接触的瞬间，接触区域产生了极高的应力集中。随着弹体的侵入，应力以弹体为中心向混凝土靶内部迅速传播，在弹体头部前方形成一个高压区域。该高压区域的应力值远远超过混凝土的抗压强度，导致混凝土靶材料发生严重的塑性变形和破碎。在混凝土靶的侧面和背面，由于应力波的反射和传播，也出现了一定程度的应力集中，但应力值相对较小。随着侵彻过程的进行，应力分布逐渐扩散，高压区域的范围也逐渐扩大，使得混凝土靶的整体受力状态变得更加复杂。应变云图显示，弹体侵彻过程中，混凝土靶在弹体周围产生了较大的应变。在弹体头部附近，应变最为集中，混凝土靶材料发生了明显的拉伸和剪切应变。随着弹体的深入，应变区域逐渐向混凝土靶内部扩展，形成一个以弹体为中心的应变场。在应变场中，不同位置的应变大小和方向各不相同，反映了混凝土靶材料在弹体侵彻过程中的复杂变形行为。在弹体与混凝土靶接触的区域，由于弹体的挤压和摩擦作用，混凝土靶材料不仅发生了纵向的压缩应变，还产生了横向的剪切应变，使得该区域的混凝土材料呈现出复杂的塑性流动状态。速度云图清晰地展示了弹体在侵彻过程中的速度变化以及混凝土靶材料的流动速度。弹体在撞击混凝土靶之前，具有较高的初始速度。当弹体与混凝土靶接触后，受到混凝土靶的阻力作用，速度迅速下降。在侵彻过程中，弹体的速度逐渐减小，其速度分布呈现出从头部到尾部逐渐降低的趋势。而在混凝土靶内部，由于弹体的冲击作用，混凝土材料被带动产生一定的流动速度。在弹体周围，混凝土材料的流动速度较大，形成一个高速流动区域。随着距离弹体的距离增加，混凝土材料的流动速度逐渐减小，直至趋近于零。通过对这些物理量分布与变化云图的分析，可以直观地看到弹体侵彻混凝土靶过程中应力、应变和速度的动态变化过程，深入了解弹体与混凝土靶之间的相互作用机制。这些云图也为后续的数值模拟结果分析和理论研究提供了直观的依据，有助于进一步揭示弹体侵彻与贯穿混凝土靶的内在规律。4.2.2不同因素对侵彻效应的模拟分析利用建立的数值模型，系统地分析了弹体材料、靶体材料、侵彻角度等因素对侵彻深度和靶体破坏范围的影响。在弹体材料方面，分别模拟了不同材料制成的弹体侵彻相同混凝土靶的过程。结果表明，弹体材料的强度和硬度对侵彻深度有着显著影响。高强度、高硬度的弹体在侵彻过程中能够更好地保持自身形状，减少弹体的变形和磨损，从而具有更强的穿透能力。当弹体材料为高强度合金钢时，侵彻深度明显大于普通碳钢弹体。这是因为高强度合金钢具有更高的屈服强度和抗拉强度，在受到混凝土靶的阻力时，能够承受更大的应力，不易发生塑性变形和断裂，使得弹体能够更深入地侵入混凝土靶内部。靶体材料的性质对侵彻效应也起着关键作用。通过改变混凝土靶的强度等级和内部结构，模拟不同靶体材料下的弹体侵彻过程。随着混凝土靶强度的提高，侵彻深度显著减小。这是因为高强度混凝土具有更强的抗压和抗拉能力，能够更好地抵抗弹体的冲击和侵彻，使得弹体在侵彻过程中需要消耗更多的能量来克服混凝土靶的阻力。混凝土内部的骨料、砂浆及界面过渡区等结构特征也会影响侵彻效果。较大尺寸的骨料能够增加混凝土的整体强度和刚度，阻碍弹体的运动，使侵彻深度减小；而界面过渡区的薄弱性则容易导致混凝土在侵彻过程中首先发生破坏，增加弹体的侵彻深度。侵彻角度是影响侵彻效应的另一个重要因素。模拟了弹体以不同角度侵彻混凝土靶的过程，发现随着侵彻角度的增大，侵彻深度逐渐减小。当侵彻角度为0°（垂直侵彻）时，弹体能够充分利用其动能，侵彻深度达到最大值。而当侵彻角度增大时，弹体在靶体表面的投影面积增大，受到的阻力也相应增大，同时弹体的动能在垂直于靶体表面方向上的分量减小，导致侵彻深度减小。侵彻角度的变化还会影响靶体的破坏范围和破坏模式。较大的侵彻角度会使靶体表面的破坏区域扩大，形成更明显的斜向裂缝和破碎区域，而垂直侵彻时，靶体的破坏主要集中在弹体侵入的路径周围。通过对这些因素的模拟分析，深入了解了不同因素对弹体侵彻与贯穿混凝土靶效应的影响规律，为实际工程应用中选择合适的弹体和靶体材料，以及优化侵彻策略提供了理论依据。4.2.3模拟结果与实验结果的对比验证将数值模拟结果与实验结果进行对比，以验证数值模拟方法的有效性，并进一步分析两者之间的差异原因。在侵彻深度方面，对比数值模拟得到的侵彻深度与实验测量的侵彻深度。在弹体速度为800m/s的工况下，实验测得的侵彻深度为350mm，而数值模拟结果为345mm，相对误差约为1.43%。从整体上看，数值模拟结果与实验结果在侵彻深度上具有较好的一致性，表明数值模拟方法能够较为准确地预测弹体侵彻混凝土靶的深度。在靶体破坏形态方面，将数值模拟得到的混凝土靶的裂缝分布、弹坑形状和大小等与实验观察到的靶体破坏形态进行对比。实验中，混凝土靶表面出现了以弹体撞击点为中心的放射状裂缝，弹坑呈圆形，边缘较为粗糙。数值模拟结果也呈现出类似的裂缝分布和弹坑形状，裂缝从弹体撞击点向四周扩展，弹坑的直径和深度与实验结果相近。在弹体的运动轨迹和姿态变化方面，对比数值模拟和实验中弹体的飞行轨迹、着靶角度以及侵彻过程中的偏转情况，发现数值模拟能够较好地再现弹体的运动特性，弹体的飞行轨迹和着靶角度与实验结果基本相符。尽管数值模拟结果与实验结果具有一定的一致性，但仍存在一些差异。模型误差来源主要包括材料本构模型的局限性和数值模拟过程中的简化假设。材料本构模型虽然能够描述材料的主要力学行为，但无法完全准确地反映材料在复杂侵彻过程中的微观结构变化和力学响应。例如，HJC本构模型在描述混凝土材料时，对于混凝土内部的微裂纹扩展、骨料与砂浆之间的界面行为等复杂微观现象的模拟还存在一定的局限性。在数值模拟过程中，为了简化计算，对一些实际情况进行了假设和简化。如在接触算法中，对弹体与混凝土靶之间的接触状态进行了理想化处理，忽略了一些微小的接触细节和表面粗糙度的影响；在网格划分时，由于网格尺寸的限制，无法完全精确地描述弹体和混凝土靶的几何形状和物理特性。为了提高数值模型的准确性和可靠性，采取了一系列改进措施。进一步优化材料本构模型，通过开展更多的材料微观实验和力学性能测试，获取更准确的材料参数，并结合微观力学理论，对现有本构模型进行修正和完善，以更好地描述材料在侵彻过程中的复杂力学行为。在数值模拟过程中，尽量减少不必要的假设和简化，考虑更多的实际因素。例如，在接触算法中，采用更精确的接触模型，考虑弹体与混凝土靶之间的微观接触机理和摩擦特性的变化；在网格划分时，采用自适应网格技术，根据计算过程中物理量的变化情况，自动调整网格尺寸和分布，提高网格的适应性和计算精度。通过对比验证和改进措施，不断完善数值模拟方法，使其能够更准确地模拟弹体侵彻与贯穿混凝土靶的过程，为相关工程应用提供更可靠的理论支持。五、弹体侵彻与贯穿混凝土靶的效应影响因素分析5.1弹体相关因素5.1.1弹体材料性能弹体材料的强度对侵彻能力有着关键影响。高强度的弹体材料能够在侵彻过程中更好地抵抗混凝土靶的阻力，保持弹体的完整性，从而实现更深的侵彻。当弹体材料的强度较低时，在高速侵彻混凝土靶的过程中，弹体容易受到混凝土靶的挤压和摩擦作用而发生塑性变形，甚至断裂，导致弹体的侵彻能力大幅下降。在一些实验中，使用普通碳钢制成的弹体在侵彻高强度混凝土靶时，弹体头部很快发生变形，侵彻深度明显小于使用高强度合金钢制成的弹体。这是因为高强度合金钢具有更高的屈服强度和抗拉强度，能够承受更大的应力，在侵彻过程中不易发生塑性变形和断裂，从而能够更有效地穿透混凝土靶。弹体材料的硬度也对侵彻能力起着重要作用。硬度过低的弹体在侵彻混凝土靶时，容易被混凝土靶表面的骨料刮擦和磨损，导致弹体头部形状改变，侵彻阻力增大。而硬度较高的弹体能够更好地切削混凝土靶材料，减少弹体的磨损，提高侵彻效率。在侵彻过程中，弹体头部与混凝土靶表面接触，硬度高的弹体能够更容易地切入混凝土靶，形成较小的弹坑，降低侵彻阻力。在对比实验中，使用硬度较高的碳化钨材料制成的弹体，在侵彻相同混凝土靶时，侵彻深度明显大于硬度较低的铝合金弹体。这表明弹体材料的硬度越高，在侵彻过程中越能保持弹体的形状和完整性，从而提高侵彻能力。弹体材料的密度对侵彻效果也有显著影响。密度较大的弹体在相同速度下具有更大的动能，能够在侵彻过程中克服更大的阻力，实现更深的侵彻。这是因为动能与物体的质量和速度的平方成正比，密度大的弹体质量相对较大，在速度相同的情况下，动能更大，能够对混凝土靶施加更大的冲击力。在研究中发现，使用高密度的贫铀材料制成的弹体，其侵彻深度明显大于相同形状和尺寸的普通钢弹体。这是由于贫铀材料的密度比普通钢大得多，使得贫铀弹体在侵彻过程中具有更强的动能，能够更有效地穿透混凝土靶。但弹体密度过大也会带来一些问题，如增加弹体的质量，导致发射难度增大，同时可能影响弹体的飞行稳定性。在选择弹体材料时，需要综合考虑弹体的密度、强度、硬度等性能，以达到最佳的侵彻效果。5.1.2弹体结构参数弹体的长径比是影响侵彻效果的重要结构参数之一。长径比是指弹体长度与直径的比值。一般来说，长径比较大的弹体在侵彻过程中，与混凝土靶的接触面积相对较小，单位面积上的压力更大，能够更有效地穿透混凝土靶。这是因为在侵彻过程中，弹体对混凝土靶施加的压力与接触面积成反比，长径比大的弹体接触面积小，在相同的冲击力下，单位面积上的压力就会增大，从而更容易切入混凝土靶。在实验中，当长径比从5增加到8时，弹体的侵彻深度有了明显的增加。但长径比过大也会导致弹体在侵彻过程中更容易发生弯曲和失稳，影响侵彻效果。这是因为长径比较大的弹体在受到混凝土靶的不均匀阻力时，更容易产生弯曲力矩，当弯曲力矩超过弹体的抗弯能力时，弹体就会发生弯曲变形。在一些情况下，弹体甚至可能发生断裂，导致侵彻失败。在设计弹体时，需要合理选择长径比，在保证弹体侵彻能力的避免弹体因过长而发生失稳现象。弹体的头部形状对侵彻路径和侵彻阻力有着显著影响。不同的头部形状在侵彻过程中与混凝土靶的相互作用方式不同，从而导致不同的侵彻效果。卵形头部弹体在侵彻时，由于其头部形状较为圆滑，能够有效地减小空气阻力和初始冲击压力，侵彻路径相对较为稳定，基本沿直线侵彻混凝土靶。平头弹体在侵彻时，与混凝土靶的接触面积较大，初始冲击压力较高，导致混凝土靶表面首先出现较大范围的破碎区域。平头弹体在侵彻过程中受到的阻力较大，容易发生弹体的偏转，侵彻路径不够稳定。尖头弹体具有较小的接触面积，在侵彻过程中能够将能量集中在较小的区域，更容易穿透混凝土靶，侵彻路径相对较为集中。由于其能量集中的特点，尖头弹体在侵彻时会使混凝土靶内部产生较大的应力集中，导致靶体内部的裂缝发展更为迅速和集中，破坏模式呈现出较为明显的径向裂缝扩展。在实际应用中，需要根据具体的侵彻需求和混凝土靶的特性，选择合适的头部形状，以达到最佳的侵彻效果。弹壳厚度也会影响弹体的侵彻性能。弹壳厚度过薄，在侵彻过程中，弹体容易受到混凝土靶的冲击和摩擦作用而发生破裂，导致弹体内部结构损坏，侵彻能力下降。弹壳厚度过大，会增加弹体的质量，降低弹体的速度和机动性，同时也会增加制造成本。在设计弹体时，需要根据弹体的材料、侵彻速度以及混凝土靶的特性等因素，合理确定弹壳厚度。对于高速侵彻的弹体，为了保证弹体在侵彻过程中的完整性，需要适当增加弹壳厚度；而对于一些对速度和机动性要求较高的弹体，则需要在保证弹体强度的前提下，尽量减小弹壳厚度。通过优化弹壳厚度，可以提高弹体的侵彻性能，同时降低制造成本，提高弹体的综合性能。5.1.3弹体初始状态弹体的初始速度对侵彻深度有着决定性的影响。根据动能定理，弹体的动能与速度的平方成正比，初始速度越高，弹体所携带的动能就越大。在侵彻混凝土靶的过程中，弹体需要克服混凝土靶的阻力做功，动能越大，能够克服的阻力就越大，从而侵彻深度也就越大。当弹体初始速度从500m/s增加到800m/s时，侵彻深度显著增加。这是因为速度的提高使得弹体在撞击混凝土靶瞬间产生的冲击压力更大，能够更有效地破碎混凝土靶材料，使弹体更容易侵入混凝土靶内部。弹体初始速度的增加也会使靶体的破坏程度加剧，导致混凝土靶表面的弹坑直径和深度增大，裂缝数量和长度增加。在设计弹体和防御结构时，需要根据具体的需求和实际情况，合理选择弹体的初始速度，以达到最佳的侵彻效果和防御性能。弹体的初始姿态，包括攻角和偏航角，对侵彻过程和结果也有着重要影响。攻角是指弹体轴线与侵彻方向之间的夹角，偏航角是指弹体在垂直于侵彻方向平面内的偏转角。当弹体以一定攻角侵彻混凝土靶时，弹体在靶体表面的受力分布不均匀，会产生一个侧向力和一个翻转力矩。侧向力会使弹体发生侧向偏移，改变侵彻路径；翻转力矩会使弹体绕质心旋转，导致弹体姿态发生变化，进一步影响侵彻效果。当攻角较小时，弹体的侵彻路径相对稳定，但随着攻角的增大，弹体的侧向偏移和姿态变化会加剧，侵彻深度可能会减小，同时靶体的破坏模式也会发生改变，出现更明显的斜向裂缝和破碎区域。偏航角同样会影响弹体的侵彻路径和侵彻效果。偏航角会使弹体在侵彻过程中受到一个不对称的阻力，导致弹体发生偏转，侵彻路径变得不规则。较大的偏航角可能会使弹体无法准确命中目标，降低侵彻效率。在实际应用中，需要尽量减小弹体的初始攻角和偏航角，保证弹体以理想的姿态侵彻混凝土靶，以提高侵彻效果和精度。5.2混凝土靶相关因素5.2.1混凝土强度等级混凝土强度等级对弹体侵彻阻力、侵彻深度及靶体破坏模式有着显著影响。随着混凝土强度等级的提高，其抗压强度和抗拉强度相应增加。在弹体侵彻过程中，高强度等级的混凝土能够提供更大的侵彻阻力。这是因为高强度混凝土内部的骨料与砂浆之间的粘结力更强，结构更加致密，使得弹体在侵彻时需要克服更大的摩擦力和变形阻力。当弹体以相同速度侵彻C30和C50强度等级的混凝土靶时，侵彻C50混凝土靶的阻力明显大于侵彻C30混凝土靶的阻力，导致弹体在C50混凝土靶中的侵彻深度减小。混凝土强度等级的变化还会导致靶体破坏模式的改变。对于低强度等级的混凝土，如C20，在弹体侵彻时，由于其强度较低，混凝土靶容易发生较大范围的破碎和剥落现象。弹体头部前方的混凝土材料在弹体的冲击下迅速破碎，形成一个较大的破碎区域，同时在混凝土靶的表面和侧面产生大量裂缝，裂缝相互贯通，导致混凝土靶的局部区域发生剥落。而高强度等级的混凝土，如C60，在弹体侵彻时，由于其具有较强的抗压和抗拉能力，裂缝发展相对较为缓慢，破坏区域相对较小。弹体侵彻时，混凝土靶表面主要以弹坑周围的局部破碎和裂缝扩展为主，裂缝的数量和长度相对较少，靶体的整体性相对较好。混凝土强度等级与侵彻深度之间存在着密切的关系。通过实验研究和数值模拟分析发现，侵彻深度随着混凝土强度等级的提高而减小，且两者之间呈现出一定的非线性关系。在低强度等级范围内，混凝土强度等级的提高对侵彻深度的影响较为明显，侵彻深度下降幅度较大；而在高强度等级范围内，混凝土强度等级的进一步提高对侵彻深度的影响相对较小，侵彻深度下降趋势逐渐变缓。这是因为在低强度等级时，混凝土的结构相对疏松，弹体侵彻时主要克服混凝土的塑性变形阻力，随着强度等级的提高，塑性变形阻力迅速增大，导致侵彻深度显著减小；而在高强度等级时，混凝土结构较为致密，弹体侵彻时除了克服塑性变形阻力外，还需要克服混凝土的弹性变形阻力和内部摩擦力等，这些阻力的增加相对较为缓慢，因此侵彻深度下降趋势变缓。深入研究混凝土强度等级对弹体侵彻与贯穿混凝土靶效应的影响，对于合理设计混凝土防护结构具有重要意义。5.2.2混凝土靶结构特征混凝土靶的厚度是影响弹体侵彻与贯穿效应的重要结构特征之一。随着混凝土靶厚度的增加，弹体贯穿的难度显著增大。当弹体以一定速度侵彻混凝土靶时，弹体需要消耗能量来克服混凝土靶的阻力。靶厚增加意味着弹体需要穿越更长的距离，克服更大的阻力，从而消耗更多的能量。当弹体速度为800m/s时，对于300mm厚的混凝土靶，弹体能够贯穿；而当靶厚增加到400mm时，弹体未能贯穿，侵彻深度为380mm。这是因为弹体在侵彻过程中，其动能不断被混凝土靶消耗，当靶厚超过一定值时，弹体的动能不足以穿透混凝土靶，侵彻深度就会受到限制。混凝土靶的配筋方式对弹体侵彻效应有着显著影响。合理的配筋能够提高混凝土靶的抗侵彻能力。在配筋混凝土靶中，钢筋与混凝土之间存在良好的粘结作用，能够有效地阻止混凝土裂缝的扩展，增强混凝土靶的整体性。当弹体侵彻配筋混凝土靶时，钢筋能够分担部分弹体的冲击力，将其传递到更大的混凝土区域，从而减小混凝土靶局部的应力集中。钢筋还能够约束混凝土的变形，使混凝土在弹体侵彻过程中更好地发挥其承载能力。在相同条件下，配筋混凝土靶中弹体的侵彻深度明显小于无配筋混凝土靶。配筋的方式和钢筋的间距也会影响混凝土靶的抗侵彻性能。当钢筋间距过小时，虽然能够增强混凝土靶的整体性，但会增加混凝土的浇筑难度，可能导致混凝土内部出现缺陷，反而降低抗侵彻能力；而钢筋间距过大时，钢筋对混凝土的约束作用减弱，抗侵彻能力也会下降。在设计配筋混凝土靶时，需要综合考虑钢筋的配置方式和间距，以达到最佳的抗侵彻效果。混凝土靶的约束条件对弹体侵彻与贯穿效应也有重要影响。在实际工程中，混凝土靶往往受到不同程度的约束，如固定约束、简支约束等。约束条件会改变混凝土靶在弹体侵彻过程中的受力状态和变形模式。在固定约束条件下，混凝土靶的边界被完全固定，限制了混凝土靶的位移和转动。当弹体侵彻时，混凝土靶在约束边界处会产生较大的应力集中，使得混凝土靶更容易在边界处发生破坏。在简支约束条件下，混凝土靶的边界仅限制了垂直方向的位移，而允许水平方向的转动。这种约束条件下，混凝土靶的受力状态相对较为均匀，弹体侵彻时的破坏模式与固定约束条件下有所不同。通过实验和数值模拟研究发现，约束条件的不同会导致弹体侵彻深度和靶体破坏范围的变化。在固定约束条件下，弹体侵彻深度相对较小，靶体破坏范围主要集中在弹体侵彻区域和约束边界附近；而在简支约束条件下，弹体侵彻深度相对较大，靶体破坏范围相对较分散。在设计混凝土防护结构时，需要充分考虑约束条件对弹体侵彻与贯穿效应的影响，合理选择约束方式，以提高混凝土靶的抗侵彻性能。5.2.3混凝土靶内部缺陷混凝土靶内部的孔洞和裂缝等缺陷对弹体侵彻路径和能量耗散有着重要影响。当弹体侵彻含有孔洞的混凝土靶时，弹体在遇到孔洞时，由于孔洞处的混凝土材料缺失，弹体所受的阻力突然减小，导致弹体的运动方向发生改变，侵彻路径发生偏转。如果孔洞位于弹体的侵彻路径上，且孔洞尺寸较大，弹体可能会直接穿过孔洞，使得侵彻路径出现明显的曲折。这种侵彻路径的变化会影响弹体对混凝土靶的破坏效果，使得混凝土靶内部的应力分布更加不均匀，进一步加剧混凝土靶的破坏。混凝土靶内部的裂缝也会对弹体侵彻产生显著影响。裂缝是混凝土靶内部的薄弱区域，当弹体侵彻到裂缝处时，裂缝会成为应力集中点，弹体的能量会在裂缝处迅速释放，导致裂缝进一步扩展。如果裂缝相互贯通，形成较大的裂缝网络，弹体在侵彻过程中会沿着裂缝网络前进，使得侵彻路径变得复杂。裂缝还会降低混凝土靶的整体强度和刚度，使得弹体在侵彻时所受的阻力减小，侵彻深度增加。在一些含有裂缝的混凝土靶实验中，弹体的侵彻深度明显大于无裂缝的混凝土靶，且靶体的破坏范围更大，破坏程度更严重。混凝土靶内部缺陷对能量耗散机制也有重要影响。在弹体侵彻过程中，能量主要通过混凝土靶的塑性变形、裂缝扩展以及弹体与混凝土靶之间的摩擦等方式耗散。当混凝土靶内部存在缺陷时，缺陷会改变能量耗散的方式和路径。孔洞和裂缝的存在会增加混凝土靶内部的表面积，使得弹体与混凝土靶之间的摩擦面积增大，从而增加摩擦耗能。缺陷处的混凝土材料更容易发生塑性变形和破坏，使得能量在缺陷区域的耗散更加集中。这些能量耗散机制的变化会影响弹体的侵彻效果和靶体的破坏模式。深入研究混凝土靶内部缺陷对弹体侵彻路径和能量耗散的影响机制，对于评估混凝土靶的实际抗侵彻性能具有重要意义。5.3侵彻条件相关因素5.3.1侵彻速度侵彻速度对弹体侵彻效率、靶体破坏形式及能量转换有着至关重要的影响。随着侵彻速度的增加，弹体的侵彻效率呈现出复杂的变化趋势。在较低速度范围内，侵彻深度随侵彻速度的增加而近似线性增大。这是因为在低速侵彻时，弹体的动能主要用于克服混凝土靶的静态阻力，随着速度的提高，弹体携带的动能增加，能够克服更大的阻力，从而使侵彻深度增大，侵彻效率相对稳定。当侵彻速度超过一定值后，侵彻效率开始下降。这是由于高速侵彻时，混凝土靶的动态力学性能发生显著变化，应变率效应导致混凝土的强度和硬度增加，弹体在侵彻过程中需要消耗更多的能量来破碎混凝土靶材料，虽然侵彻深度仍在增加，但动能的增加幅度远大于侵彻深度的增加幅度，导致侵彻效率降低。侵彻速度的变化会导致靶体破坏形式的显著改变。在低速侵彻时，靶体主要以局部压缩和塑性变形为主，弹体在混凝土靶中形成较为规则的弹坑，弹坑周围的混凝土材料发生压实和轻微裂缝扩展。随着侵彻速度的提高，靶体的破坏形式逐渐转变为破碎和剥落。高速弹体产生的应力波能量更强，在混凝土靶内部传播时引发更多的裂缝，裂缝相互贯通，导致混凝土靶表面的材料发生剥落，形成较大的弹坑和破碎区域。当侵彻速度进一步增大，达到一定程度后，可能会出现靶体的贯穿和崩落现象。弹体在高速下具有足够的动能穿透混凝土靶，在靶体背面形成较大的出口，同时靶体背面的材料在应力波的作用下发生崩落，形成较大范围的破坏区域。在能量转换方面，侵彻速度决定了弹体动能向靶体变形能、破碎能以及热能等的转换比例。在低速侵彻时，弹体动能主要转化为靶体的变形能，使混凝土靶发生塑性变形。随着侵彻速度的增加，弹体动能更多地转化为靶体的破碎能，导致混凝土靶材料的破碎和剥落。高速侵彻时，由于弹体与混凝土靶之间的剧烈摩擦和冲击，还会产生大量的热能，部分弹体和混凝土靶材料甚至会发生熔化和气化现象。侵彻速度对弹体侵彻效率、靶体破坏形式及能量转换的影响规律是复杂而多样的，深入研究这些规律对于理解弹体侵彻与贯穿混凝土靶的过程具有重要意义。5.3.2侵彻角度不同侵彻角度下，弹体的侵彻轨迹、侵彻深度及靶体的非对称破坏特性呈现出显著的变化。当侵彻角度为0°（垂直侵彻）时，弹体能够充分利用其动能，侵彻轨迹基本沿直线进行，侵彻深度达到最大值。随着侵彻角度的增大，弹体在靶体表面的投影面积增大，受到的阻力也相应增大，同时弹体的动