长杆弹侵彻复合靶板案例研究：穿透力的极限探索

长杆弹侵彻复合型靶板是近年来冲击动力学与防护工程技术等相关领域研究的重点与热点问题。在弹靶作用过程中，常常涉及材料的大变形及损伤失效等复杂力学过程，在数值仿真中常存在诸多问题。下面针对一些常见论文中出现的典型靶板结构，基于ls-dyna求解器进行弹靶作用过程的技术可行性验证。

1 模型介绍与结果展示

柱形长杆状弹丸侵彻陶瓷/金属/纤维层合板复合靶板。为有效缩短模型计算时长，达到小模型验证技术可行性的目的。采用四分之一模型，整个模型最小网格约为0.4cm。求解的自动时间增量与单元最小尺寸相关，网格尺寸越大，计算效率越高，如计算实际工程模型时此处网格尺寸可能不具备参考价值，但本例主要是对弹丸侵彻复合靶板的技术可行性验证进行讨论，不对单元尺寸对计算精度的影响做过多分析。

1.1 模型介绍

弹丸长10cm，半径4cm；靶板长、宽均为25cm，陶瓷厚3cm，金属铝板厚3cm，纤维层合板总厚度也为3cm，分为三层，每一层由两层单元组成。靶板仅中心区域进行加密。

经典的有限单元法针对大变形和单元删除问题的计算虽有一定的局限性，但计算效率高。并且将此模型完全理解，如想进一步采用粒子法进行相应问题的求解仅需更改相关的粒子法关键字即可。

本例改进后将弹丸、陶瓷及金属靶板中心区域采用SPH粒子，其它与原模型一致。

1.2 边界条件

弹丸侵彻速度1500 m/s。模型做四分之一边界约束。仅纤维层合板边角做铰支约束，陶瓷和金属板采用界面力的方式粘接在层合板上。

1.3 结果展示

FEM

SPH-FEM

模型虽小，五脏俱全。浓缩了侵彻问题的实际工程模型可能会遇到的绝大部分技术。

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