Experimental Study on Penetration Mechanism and Efficiency of Projectiles with Different Nose Shapes into Casuarina Equisetifolia Targets

LI Shuai; GUO Yachao; ZHU Hongjun; ZHANG Mingbo; YU Zhenhua; HAN Tie; ZHANG Zhikai; CHENG Chun

doi:10.12382/bgxb.2026.0297

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Experimental Study on Penetration Mechanism and Efficiency of Projectiles with Different Nose Shapes into Casuarina Equisetifolia Targets

更新时间：2026-09-04

- Experimental Study on Penetration Mechanism and Efficiency of Projectiles with Different Nose Shapes into Casuarina Equisetifolia Targets
- ACTA ARMAMENTARII Pages: 1-11(2026)
- 作者机构：
  
  1.宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室，浙江宁波 315211
  2.济南二机床集团有限公司，山东济南 250022
  3.浙江省军工集团股份有限公司，浙江湖州 313200
  4.92840部队，山东青岛 266405
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12382/bgxb.2026.0297
  CLC： TJ301
- CSTR：XXXXX.XX.XXX.2026.0297
- Received：01 April 2026，
  
  Revised：2026-05-12，
  
  Accepted：09 June 2026，
- 稿件说明：
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LI Shuai, GUO Yachao, ZHU Hongjun, et al. Experimental Study on Penetration Mechanism and Efficiency of Projectiles with Different Nose Shapes into Casuarina Equisetifolia Targets[J/OL]. ACTA ARMAMENTARII, 2026, 1-11.
DOI：

LI Shuai, GUO Yachao, ZHU Hongjun, et al. Experimental Study on Penetration Mechanism and Efficiency of Projectiles with Different Nose Shapes into Casuarina Equisetifolia Targets[J/OL]. ACTA ARMAMENTARII, 2026, 1-11. DOI： 10.12382/bgxb.2026.0297. CSTR： XXXXX.XX.XXX.2026.0297.

摘要

为揭示不同头部形状弹丸对木材的侵彻机理及效能，选取东南沿海典型树种木麻黄为研究对象，开展顺纹/横纹准静态压缩与三点弯曲力学试验，获得其基本力学参数与破坏模式；采用DEX20高强钢加工制成等质量、等直径、不同头部外形的弹丸，利用轻气炮开展顺纹/横纹侵彻试验，分析头部形状与纹理各向异性对侵彻行为的影响。研究结果表明：木麻黄顺纹抗压强度约为横纹的3倍，顺纹受压以45°剪切破坏为主，横纹受压以端部压溃与致密化为特征，抗弯破坏呈现下部受拉开裂、上部受压致密的典型模式；横纹抗侵彻能力高于顺纹，横纹抗侵彻强度约为顺纹的1.2~2.0倍，顺纹侵彻以纤维轴向挤压与界面脱粘为主，横纹侵彻以纤维横向断裂与分层耗能为主；侵彻过程中弹洞内壁出现局部碳化与热损伤迹象；弹丸头部越尖锐，侵彻阻力越小、侵彻深度越大，且顺纹与横纹抗侵彻性能差异随之减小。

Abstract

To investigate the penetration mechanism and efficiency of projectiles with different nose shapes into wood， Casuarina equisetifolia， a typical tree species in the southeast coastal areas， is selected as the research object. The quasi-static compression tests （parallel- and perpendicular-to-grain） and three-point bending tests of Casuarina equisetifolia，are made to obtain the basic mechanical parameters and failure modes. The projectiles with the same mass， same diameter and different nose shapes are fabricated by DEX20 high-strength steel. The parallel- and perpendicular-to-grain penetration tests are conducted by using a light gas gun， and the effects of nose shape and grain anisotropy on penetration behavior are analyzed. The results show that the parallel-to-grain compressive strength of Casuarina equisetifolia is about 3 times that of the perpendicular-to-grain. The compressed parallel-to-grain is dominated by 45°shear failure， while the compressed perpendicular-to-grain is characterized by end crushing and densification. The bending failure presents a typical mode where the lower part is subjected to tensile cracking and the upper part is subjected to compression densification. The perpendicular-to-grain has higher anti-penetration ability than the parallel-to-grain. The anti-penetration strength of the perpendicular-to-grain is about 1.2 to 2.0 times that of the parallel-to-grain. The parallel-to-grain subjected to penetration is dominated by axial fiber compression and interface debonding， and the perpendicular-to-grain subjected to penetration is dominated by transverse fiber fracture and layered energy dissipation. Local carbonization and thermal damage signs appear on the inner wall of the bullet hole during penetration. The sharper the projectile nose is， the smaller the penetration resistance， and the deeper the penetration depth is. Meanwhile， the anisotropic difference in anti-penetration performance is reduced.

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