伊拉克战争等实战结果表明动能弹可以有效地打击地下目标,但是随着防护设施的深层化及高强度化,对这些设施的打击需要初速度更高的动能弹,初速度的提高将导致弹体表面的质量侵蚀更加明显,其将严重改变弹体的侵彻性能。采用理论分析与实验相结合的方法深入研究高速侵彻混凝土弹体的质量侵蚀现象,对侵彻后剩余弹体进行微观分析实验研究,探求和总结弹体质量侵蚀的物理机制,建立基于不同机制的弹体质量侵蚀模型。(1)采用微观分析实验研究侵彻试验后剩余弹体表面的质量侵蚀痕迹,观测了弹体头部表面的绝热剪切带、弹体表面的局部被切削痕迹及弹体表面各位置的熔融区厚度。总结了弹体质量侵蚀的物理机制,即弹体的质量侵蚀效应是弹体表面材料与混凝土相互作用的一个复杂过程,弹体表面材料的热熔化和混凝土碎颗粒或骨料切削弹体表面是造成弹体质量损失的主要机制,其中混凝土碎颗粒或骨料切削弹体表面是造成弹体质量损失的最主要原因,不考虑其他造成质量损失的物理或化学机制。(2)利用已有侵彻试验数据进行了弹体质量损失的量纲分析,获得影响质量损失的弹体材料强度无量纲数、弹体质量无量纲数和弹体初速度无量纲数。根据量纲分析和已有侵彻试验的研究结果,改进半经验质量侵蚀模型,分析混凝土骨料硬度及弹体材料强度对质量损失和侵彻深度的影响。(3)采用Klepaczko等建立的考虑绝热剪切和热传导等因素的变摩擦系数模型,计算弹体侵彻过程的摩擦力及摩擦功,建立了基于热熔化机制的质量侵蚀模型。研究了摩擦系数对质量损失和运动参数的影响,结果表明,只要选取适合的常摩擦系数值,摩擦系数的形式对弹体质量损失计算值的影响有限,变摩擦系数对侵蚀弹体的加速度曲线具有一定的影响。(4)开展了变摩擦系数与常摩擦系数对侵彻运动参数的研究。根据已有的实验数据分别确定常摩擦系数及变摩擦系数,结合基于空腔膨胀理论的弹体侵彻阻力,对弹体侵彻过程进行运动分析,研究结果表明,在弹体侵彻运动参数的研究中,采用变摩擦系数比常摩擦系数更符合实际。(5)改进Archard模型的形式,获得表征切削弹体头部材料的切削速度,考虑侵彻过程中弹靶间的摩擦生热对切削因子的影响,采用温度项连接摩擦与切削两种机制,采用节点回退法表征弹体头部形状的变化,建立了融合摩擦与切削两种机制的质量侵蚀模型,对比数值计算结果与国内外典型的实验数据,证实该质量侵蚀模型有效。