随着“一带一路”政策的颁布,中国与沿线国家在石油天然气领域的合作持续升温,相应的管道铺设量逐渐增大,管道安全性成为不可忽视的一项重要问题。作为管道安全的重要威胁之一—冲蚀,已成为一项重要的研究领域,其中对颗粒与管道壁面的碰撞作用的理解至关重要。本文采用FEM有限元分析方法进行了多个颗粒顺次冲击靶材的实验,并通过数值模拟与实验结合研究的方式对颗粒冲击靶材的过程进行深入分析,主要分析了多颗粒冲击主要相关的四个影响参数,分别是冲击速度、颗粒角度、冲击角度、方位角度。采用颗粒弹射装置进行冲击影响因素实验,通过使用高速摄像机拍摄颗粒运动过程及3D共聚焦显微镜扫描冲击坑图像,获得冲击坑深度数据及冲击坑表面形貌,研究发现:颗粒冲击磨损主要分为三种形式:正向碰撞、斜切削、犁割,正向碰撞造成冲击坑深度达,并对坑周围靶材进行挤压,形成应力集中,斜切削造成靶材材料脱除,形成光滑表面,并有波纹状纹理,而犁割会产生大量陨石坑状的浅坑;随着冲击角度降低,冲击坑深度变浅,宽度增大。在实验基础上,本文通过ABAQUS/CAE软件使用有限元分析方法,提取靶材表面应力数据获得多次冲击应力变化图像,通过绘制冲击过程内能变化图像及损伤耗散能变化折线图研究颗粒冲击过程中的能量转化,研究发现:冲击动能与靶材内能转化率在75%左右。冲击角度35°是造成犁割或切削的重要分界点,同时颗粒在该角度产生最大的损伤耗散能,菱形颗粒方位角与冲击角存在互余关系时,颗粒冲击反弹角速度达到最大值,容易将靶材表面材料切削剔除。相比于球形颗粒,角型颗粒对靶材表面造成的冲击损伤更为严重。通过实验与模拟的对比验证,证明延性损伤准则、剪切损伤准则、MSFLD成形极限准则联合使用在模拟颗粒冲击靶材的有效性,得到多颗粒顺序冲击过程中表面加工硬化的存在,残余应力影响颗粒对靶材的冲蚀磨损深度。