对于层裂效应的发生机理，可以借助于应力波理论来说明。当炸药起爆后，爆轰波将以恒定的速度在药柱中沿轴线方向向前传播。波阵面上的峰值压力可达2.5×1010Pa以上。由于爆轰产物向外飞散，因而紧跟在爆轰波后的是稀疏波。当爆轰波垂直入射到炸药与靶板的接触面时，立即在接触面上产生一个反射波，进入爆轰产物，同时有一个折射波以应力波的形式进入靶板中，而接触面上的峰值压力远远大于爆轰波阵面上的压力，可达4×1010Pa以上。实际上，应力波是以一个压力脉冲的形式在靶板中传播。其波形如图6-3所示（波头是陡峭的冲击波，而波尾则是曲线变化的卸载波）。

与其他机械波一样，这里所说的应力波，其波阵面仍然是介质中已受扰动与未受扰动区域的分界面。根据应力的大小，应力波可分为弹性应力波（简称弹性波）和塑性应力波（简称塑性波）。当上述这种强度很高、作用时间很短的冲击载荷对固体介质（如靶板）作用时，如果载荷引起的应力在材料的弹性极限内，则在介质中只传播弹性波；如果载荷引起的应力超过材料的弹性极限，则在介质中传播弹塑性波。

由于靶板受冲击部分的尺寸比靶板的平面尺寸小得多，所以可以认为实际的靶板平面是无限的，而厚度是有限的。在这种极大的横向惯性约束下，横向变形可以忽略，受冲击部分的压缩应力可近似认为是以单向应变平面波的形式对靶板垂直入射。

在应力波的传播过程中，稀疏波的传入与追赶、靶板的塑性变形和内摩擦，使压缩应力波急剧衰减。其峰值压力（波幅）减小，波长增大，波形变得越来越平坦，如图6-4所示。

图6-3　应力波波形示意

图6-4　应力波在传播过程中的衰减(www.daowen.com)

为了便于问题的讨论，可以把应力波近似地用一个三角形脉冲来代替，并忽略它的衰减。此外，由于弹性波波速远大于塑性波波速，所以可以用弹性波理论来分析应力波在自由平面上的反射和干扰过程。

如图6-5所示，当压缩应力波的波头到达靶板自由表面时，应当满足自由表面处的边界条件，即应力等于零。也就是说，立即在靶板自由表面上反射成为拉伸波。其强度与入射波强度相等，两者以同速相向而行，并发生相互干扰，干扰区的合应力可用叠加原理求出。由于入射波波头后面跟着的是卸载波尾，所以在自由表面附近出现了拉应力区。

图6-5　应力波的反射

（a）初始入射波；（b）入射波到达靶板自由表面；（c）入射波与反射波相互叠加

当某一截面上的拉应力（合应力）达到材料的临界断裂应力时，在该截面上将会产生裂纹。此裂纹随即沿径向向四周扩展，形成层裂。与此同时，陷入破片内的应力波冲量将转化为破片的动能，克服周边剪切应力的阻碍和破片本身的弯曲变形后，以一定的速度从靶板上飞出。破片从中心部分最先裂开。在破裂向四周扩大的过程中，中心部分发生弯曲。在破片沿侧面的剪断过程中，弯曲程度进一步扩大，从而使破片呈碟形。碟形破片裂开以后，就将出现新的自由表面，剩余的压缩波继续反射，形成新的反射波。同上所述，还可能发生2次、3次层裂等，直到所叠加的拉应力低于材料的破坏应力，层裂才会停止。