在钻地弹逐渐向智能化高效化发展的同时,地下防护结构也越来越复杂,在钻地弹对地下深层目标打击中通常会发生斜侵彻现象,因此如何准确预测弹体的侵彻深度和轨迹一直是研究的热点。弹体正侵彻问题的研究已经有了较为完善的理论体系,但是正侵彻研究的理论分析和经验公式对于斜侵彻的情况不能完全适用,需要重新建立一套斜侵彻问题的理论体系。在建立弹体三维运动姿态确定方法的基础上,本文针对钻地弹三维侵彻问题建立和完善了侵彻过程的理论体系,结合侵彻开坑效应、靶体自由面效应和弹靶接触分离行为对载荷模型进行了修正。设计完成了钢弹侵彻素混凝土靶缩比试验,使用高速摄影系统实现了弹体三维姿态的记录,为快速仿真验证提供了有效的试验数据。本文基于弹靶分离思想,使用载荷模型代替弹靶相互作用,大幅减少计算量以实现快速仿真。使用仿真程序对钻地弹二维和三维侵彻行为进行了数值仿真,并将仿真结果分别与半经验公式和试验数据进行对比,对快速仿真程序进行了验证。对刚性弹侵彻混凝土靶问题进行了计算研究,得出了弹体一些参量(撞击条件和侵彻效应函数)对弹体侵彻过程影响的规律性认识。相对于商业软件的计算,本文提出的快速仿真算法计算时间更加有效,同时物理概念更加清晰,对于战场快速决策等方面具有重要应用价值。