刘 赛，张伟贵，吕振华

（1. 中国运载火箭技术研究院，北京 100076；2. 清华大学车辆与运载学院，北京 100084；3. 中国科学院空间应用工程与技术中心，北京 100094）

对小口径穿甲燃烧弹侵彻陶瓷复合装甲和玻璃复合装甲（透明装甲）的仿真分析普遍采用有限元方法（finite element method，FEM）与光滑粒子流体动力学（smooth particle hydrodynamics，SPH）方法的耦合算法。FEM-SPH 耦合算法可分为两类[1]：一类是固定耦合算法，在初始时刻确定采用有限元方法和SPH 方法的计算区域，并且在后续计算过程中固定不变；另一类是自适应耦合算法，在初始时刻仿真模型全部采用有限元建模，在后续计算过程中将材料大变形或损伤失效的单元自动转化为SPH 粒子，采用SPH 方法计算。对枪弹侵彻这两种复合装甲的仿真分析通常采用固定耦合算法，本文中也采用固定耦合算法进行仿真计算。

SPH 方法是一种无网格数值计算方法，不存在网格畸变问题，而且能够描述物体的边界和模拟材料断裂。SPH 方法对一般固体部件的材料变形和结构响应的计算分析精度仍不及同等尺度的有限元方法。但对于脆性材料的冲击断裂问题，由于有限元方法通常采用网格删除技术模拟断裂，而SPH 方法是采用解除粒子之间的约束来模拟断裂，不存在材料的删除缺失，所以SPH 模型的计算分析精度一般高于同等尺度的有限元模型。因此，对于穿甲燃烧弹侵彻陶瓷复合装甲和玻璃复合装甲的仿真分析，一般对脆性材料（陶瓷和无机玻璃）建立SPH 模型，其他部件建立有限元模型，采用FEM-SPH 耦合算法进行仿真分析，得到的脆性材料裂纹、背板变形、弹体剩余质量等与弹道实验的结果较符合[2-3]，但弹道极限速度计算值与实验值差异较大。……