摘 要：本文基于剩余穿深理论，依据聚能射流对舰船装甲钢侵彻毁伤作用机理，提出连续射流定常侵彻等效模型和考虑靶板强度的连续射流非定常侵彻等效模型，并应用LS-DYNA软件进行数值模拟，建立了聚能射流侵彻某舰船装甲钢与45#钢靶板的等效关系。

　　关键词：聚能射流;侵彻;等效靶;剩余穿深

　　Abstract：According to residual penetration theory, based on the damage mechanism of shaped charge jet to targets, this article advanced the equivalent model of continuous unsteady jet penetration and the equivalent model of consider the target plate strength of continuous unsteady jet penetration. And apply the LS-DYNA software to simulate, the equivalent relation of shaped charge jet penetrated ship armor plate and 45# steel target was established.

　　Key words：shaped charge jet;penetration;equivalent target;residual penetration

　　引言

　　舰船装甲钢一般都具有较高的强度，很强的韧性，以及非常优良的抗弹性能，是用于建造导弹驱逐舰和巡洋舰等舰船承受高应力的重要构件。在针对某舰船装甲钢研制反装甲武器时，需要在设计和试验过程中进行多种弹药设计方案的对比及弹药作用威力的评估。采用真实靶进行实弹实验所取得的实验结果尽管是最真实和最可信的，但是全真实验往往费用较大。因此将舰船装甲钢等效成一定厚度的廉价均质钢靶板，建立一种简化的、经济的、方便有效的等效靶，具有重要的重要工程意义。

　　本文主要是应用剩余穿深等效理论，通过理论分析和数值仿真相结合的方法，建立聚能射流侵彻下某舰船装甲钢靶板和45#钢靶板的等效关系，从而为用45#钢靶板代替该舰船装甲钢靶板进行聚能射流威力考核试验提供依据。

　　1 等效准则

　　研究弹体侵彻不同靶材之间的相似性及其转换关系首先必须根据具体问题确定等效准则。目前，等效靶的研究通常采用两种等效准则:一种是极限穿透速度方法，一种是剩余穿深方法。研究装甲的防护能力，一般采用极限穿透速度方法;研究弹丸的威力和穿透后的毁伤效应，一般采用剩余穿深方法。本文主要是研究靶板抗击破甲弹威力的等效，所以选用了剩余穿深的等效准则。

　　2 等效靶结构

根据剩余穿深的等效准则，设计了“单层均质装甲板+后效靶”的毁伤等效靶形式。假设同一聚能射流分别穿透穿透厚度为目标靶板和穿透厚度为等效靶板后，在相同材料的后效半无限均质靶板上有相同的剩余穿深，则称该目标靶板的等效厚度为。如图1所示。为药型罩底部位置，为

* 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50675222);(50575226);(50275149)

　　作者简介：陈威 (1957.04)，男，黑龙江佳木斯人，博士，研究员高级工程师，主要从事自蔓延高温合成技术研究与半固态金属加工技术交叉学科研究;电话：010-66717657;E-mail：zgychenwei @sina.com

目标靶板及等效靶的射流穿出位置，为后效靶位置，相同射流穿透目标靶板及厚度为的均质钢板在后效靶上有相同的剩余穿深，即目标靶板的等效靶厚度为。

　　为了简化研究的问题，我们对问题做如下假设：(1) 射流形成位置相同，且在穿透目标靶板或等效靶板时不发生断裂;(2)射流各微元的直径和速度都是不变的;(3)目标靶板的射流穿出位置与等效靶的射流穿出位置相同，且不考虑射流侵彻的靶背表面效应;(4)后效靶的位置相同。

　　图 1 等效靶示意图

　　3 等效模型

　　3.1 连续射流非定常侵彻的等效模型

由连续射流非定常侵彻模型可知，射流的破甲深度为，可用下式求得:

(1)

式中，、分别为射流的头部速度和尾部速度，、分别为射流密度和靶板密度，为炸高，为虚拟原点距靶板的距离。

根据剩余穿深等效准则，若同一聚能射流分别侵彻目标靶板和等效靶板后，射流穿出目标靶板时的头部速度与穿出等效靶时的头部速度都为，且在后效靶上得到相同的剩余穿深，则认为该目标靶板的均质等效靶厚度为。

由式(1)可知，目标靶板的厚度、等效靶板的厚度可分别表示为：

(2)

(3)

由等效示意图可知，假设聚能射流侵彻目标靶板、等效靶板时的炸高分别为、，则有如下关系式：

(4)

把式(4)代入式(3)，经过整理后就可得到该目标靶板的均质等效靶厚度：

(5)

　　3.2 考虑靶板强度的连续射流非定常侵彻的等效模型

由于舰船装甲钢一般具有高韧性、高强度等特点，因此我们根据聚能射流破甲理论，计算破甲深度时必须考虑靶板强度。假设射流侵彻某舰船装甲钢的破甲深度可表示为：

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