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冲击载荷下HTPB推进剂的热耗散

《爆炸与冲击》 - 2018 年 6 期

作者：童心李龙马赛尔许进升郑亚

基金：国家自然科学基金项目(51606098) 江苏省自然科学基金项目(BK20140772)

关键词：复合固体推进剂 SHPB 红外辐射测温热耗散

摘要：为了研究HTPB推进剂在冲击载荷下的能量耗散规律,结合分离式霍普金森压杆(SHPB)搭建了红外测温系统.该系统响应速度快,可同步获取冲击实验中HTPB推进剂表面的温度变化.结果表明,HT-PB推进剂受载后表现出黏-超弹特性,并且在高速变形中试件经历了温度的显著升高.在黏-超弹性本构模型的基础上引入温度项,考虑了热软化效应,更加准确地描述了HTPB推进剂在高应变率变形下的热力学响应,可对复合固体推进剂在冲击载荷下的热力耦合分析提供参考.

Ⅰ型裂纹中低速冲击荷载下起裂韧度测试新方法

《爆炸与冲击》 - 2018 年 6 期

作者：施泽彬朱哲明汪小梦王雄

基金：国家自然科学基金项目(11672194,11702181) 四川省安全监管局安全生产科技项目(aj20170515161307)

关键词：纯Ⅰ型裂纹双倾斜底边中心裂纹(DIBCC) 应力波冲击荷载 AUTODYN 起裂韧度

摘要：为了探寻更加合理的构型试件来研究纯Ⅰ型裂纹在冲击荷载下的起裂及扩展行为,提出一种新构型试件,即双倾斜底边中心裂纹试件(double inclined bottom central cracked,DIBCC).借助于中低速落锤式冲击实验装置进行冲击实验,通过应力波来使试件内预制裂纹起裂并扩展,同时利用应变片测试系统监测裂纹起裂时刻,并采用AUTODYN有限差分软件对实验过程进行数值模拟,最后计算裂纹的动态应力强度因子,利用实验测得的起裂时刻,确定试件的起裂韧度.结果表明:(1)在反射拉伸波作用下,预制裂纹两侧会产生垂直于裂纹面向外的位移,使预制裂纹扩张,从而使裂纹起裂.(2)数值模拟结果与实验结果在裂纹扩展路径上具有一致性,说明本文中提出的DIBCC构型试件有效,可以用来测试裂纹在冲击载荷下的断裂韧度.

垫层对破片冲击起爆带壳炸药影响的数值模拟

《爆炸与冲击》 - 2018 年 6 期

作者：张涛刘雨生高志鹏杨佳刘艺谷岩

关键词：垫层带壳炸药高速飞片冲击起爆非线性有限元

摘要：将战斗部简化为带钢壳和垫层的炸药组件,用3种不同厚度的材料作垫层,利用非线性有限元软件AUTODYN对高速破片侵彻、引爆带壳炸药的作用过程进行了数值模拟,得到了高速破片冲击起爆带壳带垫层炸药的波后压力剖面.对不同厚度多种材料作为垫层时带壳炸药的冲击到爆轰距离进行了对比分析,结果表明,通过控制垫层的材料和厚度,可以对破片冲击起爆带壳炸药进行有效抑制.研究结果对战斗部破片起爆的防护设计具有指导意义.

头部对称刻槽弹体侵彻半无限厚铝合金靶实验与理论模型

《爆炸与冲击》 - 2018 年 6 期

作者：邓佳杰张先锋刘闯王文杰徐晨阳

基金：国家自然科学基金项目(U1730101) 中组部青年拔尖人才支持计划(2014) 武器装备预研基金项目(6140657010116BQ02001)

关键词：侵彻机理侵彻深度头部对称刻槽弹体尖楔嵌入模型局部相互作用模型

摘要：在综合考虑弹体结构稳定性及截面比动能的前提下,提出一种介于尖卵形弹体及尖锥形弹体间的头部对称刻槽弹体,以期达到提高侵彻深度的目的.以尖卵形弹体侵彻深度为基准,开展头部对称刻槽弹体侵彻半无限厚铝合金靶实验.在此基础上,推导得到可描述头部对称刻槽弹体侵彻2A12铝合金靶过程的局部相互作用模型.同时,结合头部对称刻槽弹体侵彻后靶体破坏现象,提出适用于头部对称刻槽弹体的靶体响应力,进而确立头部对称刻槽弹体的侵彻深度模型.实验结果与理论计算表明,头部对称刻槽弹体具有相对于尖卵形弹体更好的侵彻能力.头部对称刻槽弹体侵彻深度提高的原因是弹体头部结构截面比动能增加及其侵彻过程中的靶体弱化效应,其中弱化效应是侵彻深度提高的主控因素.

岩石的动态压缩行为与超高速动能弹毁伤效应计算

《爆炸与冲击》 - 2018 年 6 期

作者：王明洋李杰李海波邱艳宇

基金：国家自然科学基金重大科研仪器研制项目(51527810) 国家自然科学基金面上项目(51679249)

关键词：超高速动能弹内摩擦侵彻深度撞击成坑

摘要：目前正在研制的超高速动能武器对地打击速度达(5～15)马赫左右,具有侵彻机理独特,毁伤效应倍增的特点,现有理论难以准确描述.本文系统总结了侵爆近区岩石介质的动态可压缩性行为,发现(5～15)马赫超高速弹侵彻近区岩石介质介于流体和固体弹塑性之间的内摩擦侧限压力状态,创新提出流体弹塑性内摩擦侵彻理论模型,填补了低应力弹塑区到高应力流体区之间的应力状态表征空区,首次获得随弹体侵速变化的弹靶相互作用全过程阻抗演变公式,界定了钻地弹固体侵彻、拟流体侵彻和流体侵彻的最小动能阈值,系统提出了超高速动能弹打击侵深、成坑及地冲击安全厚度的计算方法.通过弹体侵速1100～4 200m/s的(超)高速侵彻实验,验证了理论计算公式的准确性.

90°锥头弹丸不同速度下垂直入水冲击引起的空泡特性

《爆炸与冲击》 - 2018 年 6 期

作者：黄振贵王瑞琦陈志华侯宇罗驭川

基金：中央高校基本科研业务费专项资金(30917012101)

关键词：垂直入水冲击空泡闭合方式壁面波动射流临界入水速度

摘要：用高速摄像拍摄了90°锥头弹丸低速入水的空泡形态演变过程,全面讨论了不同入水冲击速度下空泡的闭合方式及其演变过程,分析了空泡闭合时间、闭合点水深和弹头空泡长度随入水速度的变化规律以及不同水深位置空泡直径的变化规律;研究了水幕闭合和近液面空泡收缩上升所形成的射流现象及其相互耦合作用过程,探讨了空泡深闭合后其壁面波动规律.结果表明:随着入水速度的增加,空泡分别发生准静态闭合、浅闭合、深闭合和表面闭合,每种闭合方式对应的一个速度区间;弹头产生空泡的临界入水速度为0.657m/s;不同水深位置的空泡直径呈现非线性变化;随着水深的增加空泡扩张初速增大,空泡最大直径减小,扩张段缩短,收缩段延长;同一时刻水深越大空泡扩张收缩的加速度也越高;水幕闭合后会产生向上和向下两股射流,向下射流速度较大时会对弹丸运动产生影响;近液面空泡收缩上升时会产生强度正比于空泡体积大小和闭合点水深的射流,并与上两股射流相互耦合形成一股更强的向上射流;空泡深闭合后长度缩短和产生的向下射流使弹丸受力发生改变,弹丸速度因受力产生的变化带动了流体质点速度的波动,进而导致空泡壁面发生波动,壁面波动遵循空泡截面独立扩张原理.

一种排气式膛压模拟装置

《爆炸与冲击》 - 2018 年 6 期

作者：武智慧钱建平牛公杰

基金：国家自然科学基金项目(11402248)

关键词：排气式膛压模拟装置流量系数膛压曲线

摘要：为了在实验室条件下简洁、高效地获得与实际相符的膛压曲线,进而开展典型结构和材料膛压载荷响应特性研究,提出了压力舱内发射药燃烧同时发射药气体由排气件排出的膛压模拟装置.结合发射药燃烧理论和等熵流动模型,建立了排气式膛压模拟过程的数学模型.基于理想气体假设,利用Fluent软件模拟泄压过程质量流量规律,并与理论结果对比,确定了流量系数.分别根据76和155mm火炮膛压曲线特点及小型化设计原则,对模拟装置性能参数进行了优化设计.优化结果表明,获得的压力曲线的增压速率和降压速率基本满足要求,峰值压力达到300MPa,压力大于30 MPa历时10 ms以上.验证实验结果表明:压力曲线有良好的重复性,且与理论结果一致,装置工作可靠性高;以排放发射药气体方式模拟膛压曲线是可行的.

靶板在爆炸成型弹丸垂直侵彻下的层裂

《爆炸与冲击》 - 2018 年 5 期

作者：李睿黄正祥祖旭东肖强强贾鑫

基金：国家自然科学基金项目(11402122)

关键词：爆炸成型弹丸垂直侵彻层裂冲击载荷

摘要：为了准确掌握靶板层裂过程和规律,基于波动力学和基本假设,建立了爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)垂直侵彻有限厚靶板时层裂的力学模型,得到了层裂点的表达式.研究结果表明:EFP速度为1 800 m/s、靶板厚度从35 mm增大到60 mm时,靶板背面弯月形层裂区厚度不断增大,弯月形层裂区长度不断减小;靶板厚度保持40 mm不变、EFP速度从1 600 m/s增大到1 900 m/s时,靶板背面层裂区厚度不断减小,弯月形层裂区长度不断增大.开展了EFP侵彻40 mm厚装甲钢靶板的实验,将实验结果和理论计算结果进行对比分析,两者吻合较好.

点火能对丙烷-空气预混气体爆炸过程及管壁动态响应的影响

《爆炸与冲击》 - 2018 年 5 期

作者：周宁张国文王文秀赵会军袁雄军黄维秋

基金：国家自然科学基金(51204026) 公安部科技强警基础工作专项(2014GABJC047) 江苏省高校“‘青蓝工程’资助”(SCZ1409700002) 江苏省高等学校自然科学研究项目(16KJB620001) 常州市科技支撑计划项目(CE20155025) 建筑消防工程技术公安部重点实验室开放课题(KFKT2014MS02,KFKT2015ZD03)

关键词：点火能量丙烷爆炸压力管壁应变动态加载

摘要：在长12m的无缝不锈钢直管中,通过改变初始点火能量,探究了点火能对封闭管道内丙烷-空气混合气体爆炸传播特性和激波对管壁动态加载的影响.结果表明,初始点火能对预混气体爆炸火焰传播规律以及管壁的动态响应有显著影响:点火能越大,爆炸越剧烈,爆炸压力峰值压力和管壁最大应变就越大,且压力波和管壁应变的发展一致.火焰在传播过程中受到管道末端反射波的作用会发生短暂熄灭和复燃;管壁承受冲击波加载,应变信号主要分布在0～781.25 Hz,管壁最大应变率大于10-3 s-1,实验工况下管壁应变属动态响应.

火炮驻退机节制环耐磨涂层组织及抗冲蚀性能

《爆炸与冲击》 - 2018 年 5 期

作者：崔凯波王向东熊超蒋有才王乐清

基金：清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金((SKLTKF13B15)

关键词：节制环冲蚀磨损合金涂层微弧沉积激光熔覆可靠性

摘要：火炮驻退机的节制环经常由于冲蚀磨损导致失效.为有效减少节制环磨损程度,提高节制环的可靠性,利用材料表面强化技术,通过微弧沉积与激光熔覆2种技术工艺,制备了铜基合金和镍基合金耐磨涂层,并测试和分析了不同种类涂层的组织形貌、涂层质量及显微硬度.在制备的4种耐磨涂层中,微弧沉积铜基合金涂层和激光熔覆镍基合金涂层的性能较好.为检验合金涂层的实际耐磨性能,在驻退机内安装节制环改进件,在反后坐装置试验台上实施后坐冲击试验.从节制环改进件的磨损形貌和冲蚀磨损量等实验数据得出,激光熔覆镍基合金涂层有较好的耐磨能力,可以作为增强火炮驻退机节制环耐磨能力的有效方法.

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