DOI:10.11858/gywlxb.20220662PELE侵彻金属靶破碎效应的相似分析徐立志1,2，韩志远3，周峰1，胖世铭1，杜忠华1，高光发1（1.南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094；2.宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室,浙江宁波315211；3.北京航天长征飞行器研究所,北京100076）摘要：为了研究横向效应增强型侵彻体（penetratorwithenhancedlateraleffects,PELE）侵彻金属靶板破碎效应的相似规律，选取PELE的壳体破碎长度和靶后破片散布半径作为衡量PELE破碎效应的两个物理参量，基于量纲理论对PELE破碎效应问题进行相似分析，应用AUTODYN软件开展了4组相似模型数值模拟，并进行了两组相似模型验证试验。研究结果表明：通过相似理论分析，确定了PELE破碎效应满足严格的几何相似律。在800～2000m/s撞击速度范围内，归一化处理的壳体破碎长度和靶后破片散布半径数值模拟结果及试验结果与几何尺寸无关，仅随撞击速度的提升呈线性增长，从而证明了PELE侵彻金属靶的破碎效应满足几何相似律。关键词：横向效应增强型侵彻体；侵彻；破碎效应；量纲分析；相似律中图分类号：O383文献标识码：A横向效应增强型侵彻体（penetratorwithenhancedlateraleffects,PELE）贯穿有限厚金属靶后能够破碎成大量破片（PELE破碎效应），可对靶后目标形成高效毁伤[1–2]。因此，PELE的破碎效应在反武装直升机、装甲车、舰船等武器装备弹药中具有重要的军事应用价值，其蕴含的科学问题得到了国内外学者的广泛关注。近年来，人们对撞击速度、弹靶参数等因素对PELE破碎效应的影响规律进行了大量研究，例如：朱建生等[3–5]、Cheng等[6]基于12.7mm口径弹丸研究了壳体材料、弹芯材料和撞击速度对PELE破片散布半径的影响规律；朱建生等[7]基于16mm口径弹丸研究了靶板厚度（10、15和20mm）对PELE破碎效应的影响规律；蒋建伟等[8]开展了30mm口径PELE分别装填聚乙烯、聚碳酸酯等弹芯材料侵彻装甲钢板试验，研究了PELE弹芯材料对破碎效应的影响。这些研究结果为PELE弹丸设计提供了重要参考，然而在进行其他口径PELE破碎效应研究时，能否将这些成果等比缩放使用，或者以PELE破碎效应缩比试验代替原型试验，这些问题涉及PELE侵彻金属靶破碎效应是否满足几何相似律，但当前这一问题尚未得到论证。在PELE破碎效应理论研究方面，Paulus等[9]、朱建生等[4]基于弹性波理论建立了预测破片最大径向速度的理论模型，Verreault等[10–11]、Fan等[12]则分别基于冲击波理论和能量守恒角度预测了靶后破片...
