研制强度高、韧性好的穿甲弹弹芯材料或开发新型弹芯结构,一直是有关学者的研究重点和首要任务。为从弹芯结构方面提升杆式穿甲弹的侵彻威力,本文设计异型截面弹芯,开展弹靶材料本构参数研究,模拟异型弹垂直侵彻破坏过程,进行穿甲试验,对所设计异型弹的穿甲性能和穿甲机理进行了系统分析和讨论,主要研究成果和结论如下:⑴开展了弹、靶材料的本构参数研究。通过静/动态单轴压缩试验,获得了钨合金和装甲钢Johnson-cook本构模型中的A、B、n、C参数值。其中,钨合金A=650.65MPa、B=1252.33MPa、n=0.58979、C=0.075;装甲钢A=785MPa、B=689MPa、n=0.435、C=0.036。在动态压缩试验中,首先开展了整形器对入射波形的影响研究以保证SHPB试验中试件的动态应力平衡和恒应变率加载,获得了整形器直径、厚度、撞击杆长度、速度对入射波形的影响规律。⑵开展了三种异型截面（三角形、正方形、十字形）弹芯的垂直侵彻仿真,并针对侵彻性能最好的十字形截面弹芯开展了截面尺寸系数?对侵彻性能影响的仿真研究,结果表明:强烈的撞击和压缩使得弹芯材料沿着棱边更容易发生剧烈塑性变形和失效。由于侵彻过程中十字形截面弹芯头部的“蘑菇头”更小且弹、靶产生的碎片沿着间隙更容易排出,侵彻后期三角形和正方形截面弹芯速度下降比十字形截面弹芯下降更快,因此十字形截面弹芯具有更好的侵彻性能。当十字形弹芯的截面尺寸系数??31.85时,弹坑形状更趋进近于十字形,当截面尺寸系数??61.85时,弹坑形状更趋近于正方形。⑶开展了45#钢/钨合金异型弹垂直侵彻半无限厚45#钢/装甲钢靶板的靶场试验,两种材料的穿甲试验结果表明:本文设计的异形截面侵彻体相对于等截面积的圆形截面弹芯均有更高的侵彻效率。三种异形截面弹芯一方面由于其弹体结构特点易发生剪切破坏,侵彻过程中弹芯头部的“蘑菇头”直径较小,产生“自锐”效应,降低了侵彻阻力。另一方面,产生的弹、靶碎片沿间隙排出,进一步降低了弹芯的侵彻阻力,因此具有更好的侵彻效率。通过本文的仿真和试验研究,验证了异型截面侵彻体在高速侵彻条件下具有更好的穿甲性能,初步得到了不同截面形状弹芯的穿甲规律和穿甲机理,为进一步开展异型截面穿甲弹工程研究奠定了基础。