从上世纪到现在,世界各国大量国防工事从地表转为地下,这类工事大多埋深极大或以天然山体作为防护,使用传统武器毁伤这类目标十分困难,因此超高速对地打击武器受到了武器设计部门的关注。超高速撞击武器的研究需要建立在超高速撞击试验数据的基础上,但由于超高速撞击试验成本高、试验技术有限,在超高速撞击试验数据中,公开且系统的研究很少,目前研究对超高速撞击下的成坑特性及影响成坑的因素缺少规律性认识。因此,为了系统地研究弹体超高速撞击地介质靶问题,本文进行了如下几个方面的工作:(1)天然岩石具有非均匀性和非连续性的天然缺陷,为了确保超高速撞击试验可以形成可分析的成坑规律同时为之后的数值模拟提供可靠的参数支持,本文按照国家规范对试验所选用的花岗岩进行各项材性试验,其中包括声速试验、单轴抗压试验、劈裂试验、分离式霍普金森杆试验等,得到花岗岩的基本力学性能参数,试验结果表明试样均匀性、连续性满足试验要求;(2)系统性地以长径比为10的克级钨合金长杆弹为侵彻体,以花岗岩为目标靶体,开展了弹速1.61~3.88km/s超高速撞击试验,得到了成坑特性并和同条件下的混凝土靶形成对比。分析发现本文的弹靶组合和弹速范围内,靶体的成坑表现为“弹坑+弹洞”型,侵彻深度呈现出非线性增长趋势;本文的弹速范围和弹靶组合内,弹坑直径并不是随着侵彻速度提高而不断增加,而是先线性增加,然后到达了某个弹坑直径最大值的平台;和混凝土的成坑特性进行对比,发现同一型弹体在相近速度下对混凝土的毁伤高于花岗岩,即说明花岗岩具有比混凝土更强的防护性能。(3)使用非线性动力学分析软件Autodyn对钨合金长杆弹超高速撞击花岗岩试验进行数值模拟。通过JH-2损伤本构模型与拉伸断裂软化模型的相互耦合,以模拟花岗岩靶体内高应力区材料的剪切和压缩破坏效应和靶体内低应力区在主拉伸应力作用下产生的裂纹扩展和损伤。本文使用欧拉算法,通过定义损伤来描述由剪切和拉伸断裂形成的裂纹以及材料的压缩破坏。模拟得到的侵彻深度与试验结果符合较好并且得到了侵彻过程中的靶体损伤发展以及弹靶部分参数对侵彻深度的影响。