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提高侵地武器的侵彻能力是世界各国军事科研的重要内容，弹体头部形状是影响侵彻能力的重要因素，研究弹体头部形状对侵彻能力的影响具有重要意义。本文从试验、理论分析和数值计算三个方面研究异形头部弹体以400～600m/s着靶速度正侵彻混凝土靶的特性和规律，探索异形头部弹体减小侵彻阻力和提高侵深的机理。（1）设计两种异形头部弹体和常规卵形头部弹体，进行正侵彻半无限混凝土靶试验。采用轻气炮试验技术，对半无限混凝土靶进行中低速度侵彻试验，观测了靶体开坑破坏范围、侵彻深度以及弹体的磨蚀、变形和质量损失，对比了常规卵形头部弹体与异形头部弹体对靶体的侵彻破坏等。在400m/s着靶速度段，异形头部弹体的侵彻深度大于常规卵形弹体。在600m/s着靶速度段，三种弹体的侵彻深度基本相同。三种弹体的头部均发生了较为明显的磨蚀，磨蚀程度随距离弹头顶部距离的加大不断减弱，到弹体尾部几乎没有明显的磨蚀现象。异形头部弹体的磨蚀程度均比常规卵形弹体小，且随小圆柱体长度的增加而减小。（2）提出基于孔隙材料p-方程的混凝土动态空腔膨胀理论。采用p-状态方程描述混凝土材料的压力-体积应变关系，最大拉应力破坏准则描述混凝土材料的拉伸破坏，Mohr-Coulomb屈服准则描述混凝土材料的强度特征，提出了混凝土动态空腔膨胀理论。混凝土开裂区和压实区的扩展速度均随空腔膨胀速度的增加呈非线性提高，当空腔膨胀速度超过临界值后，压实区的扩展速度将超过开裂区的扩展速度，从而开裂区消失。开裂区存在时的空腔膨胀压力低于无开裂区时的压力。基于断裂力学理论，计算了脆性裂纹的最大扩展速度，与试验结果、空腔膨胀理论计算结果吻合较好。（3）构建异形头部弹体正侵彻混凝土阻力模型。基于混凝土动态空腔膨胀理论，将异形头部弹体的侵彻过程分为小圆柱体侵彻阶段、主弹头开坑阶段和主弹头完全侵入阶段，计算得到各阶段的侵彻深度、侵彻阻力、位移和速度等参数，并与异形头部弹体侵彻半无限混凝土试验结果进行对比，二者吻合较好，验证了异形头部弹体侵彻半无限混凝土靶阻力模型的准确性和可行性。（4）采用光滑粒子法（SPH）数值模拟异形头部弹体侵彻混凝土靶。针对拉格朗日侵蚀算法不能准确描述裂纹形成后的运动边界问题，基于AUTODYN程序中的SPH方法，采用JH-2模型和裂纹软化模型联合描述异形头部弹体侵彻混凝土靶过程中的运动以及混凝土的压缩、拉伸破坏。异形头部弹体的侵彻深度均大于卵形头部弹体，侵彻速度和异形头部弹体的小圆柱体直径是影响侵深的重要因素。侵彻速度越低，异形头部弹体减阻效果越明显，异形头部弹体的小圆柱体直径越小，弹头的侵彻阻力越小。同时，计算得到了侵彻过程混凝土中裂纹的形成、扩展和破坏等，与试验吻合较好，验证了SPH方法以及JH-2模型和裂纹软化模型可以较好地描述裂纹生成、扩展的运动边界以及异形头部弹体侵彻混凝土靶问题。（5）提出异形头部弹体减阻侵彻、提高侵深的机理。试验研究、理论分析和数值模拟验证了异形头部弹体减阻侵彻、提高侵深的机理。弹体侵彻速度小于裂纹扩展速度时，小圆柱体对靶体的预先侵彻使靶体产生开裂区，降低主弹头的侵彻阻力，提高弹体侵彻效能，增大异形头部弹体的侵彻深度。