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基于多普勒测速技术的JB-9014炸药反应区结构研究

《爆炸与冲击》 - 2018 年 3 期

作者：裴红波黄文斌覃锦程张旭赵锋郑贤旭

基金：国家自然科学基金项目(11602248) 科学挑战专题项目(TZ2018001) 国防科工局技术基础项目(JSZL2015212C001)

关键词：光子多普勒测速仪 JB-9014炸药氟化锂窗口粒子速度反应区结构

摘要：为了解TATB基JB-9014炸药的爆轰过程,利用火炮驱动飞片加载,采用光子多普勒测速技术,对JB-9014炸药的爆轰反应区结构进行了实验研究.实验中利用火炮发射高速蓝宝石飞片冲击起爆被测炸药,在炸药后表面安装镀膜氟化锂(LiF)窗口测量炸药爆轰时的界面粒子速度,测试过程的时间分辨率小于2 ns.将粒子速度剖面对时间进行一阶求导,通过一阶导数的拐点来确定炸药反应区宽度、反应时间.研究结果表明,钝感炸药JB-9014的反应时间为(0.26±0.02) μs,对应的化学反应区宽度为(1.5±0.2) mm,反应结束点处的压力为27.3 GPa,von Neumann峰处压力为40.3 GPa.

多破片高速冲击下飞机油箱水锤效应数值模拟

《爆炸与冲击》 - 2018 年 3 期

作者：韩璐韩庆杨爽

关键词：高速冲击飞机油箱水锤效应多破片易损性

摘要：作为飞机燃油箱的一种主要损伤模式,水锤效应可能引起油箱结构灾难性的破坏.针对实战环境中多枚破片冲击同一油箱的常见现象,在建立与试验对比一致的单枚破片冲击满水油箱数值模型后,以箱内液体特定单元压力峰值、破片速度衰减、箱内液体吸收的总能量以及油箱壁板变形作为对比参量,分别开展数值模拟,分析其在2枚破片不同间距打击、2枚破片不同时间间隔打击以及多枚破片同时打击时的水锤效应.结果表明:箱内液体的压力峰值来源于破片入水后形成的冲击波,多枚破片入射时液体压力有明显的叠加效应;2枚破片不同时入射将导致先入射破片剩余速度增高;油箱壁板的变形随入射破片数量的增加显著增大.

超临界CO2气爆煤体致裂机理实验研究

《爆炸与冲击》 - 2018 年 2 期

作者：孙可明辛利伟吴迪

基金：国家自然科学基金项目

关键词：超临界CO2 气爆致裂机理冲击波

摘要：为提高超临界CO2气爆低渗透煤层增透技术的应用水平,进一步研究超临界CO2气爆煤体致裂机理,利用自主研发的超临界CO2气爆装置,在多通道电液伺服相似材料试验台上,对原煤和混凝土大试件(1m×1 rn×0.5m)进行了超临界CO2气爆实验,用动态应变仪采集试件内部监测点处的变形和破坏信息,并用工业窥镜对爆破孔内裂隙分布进行了观测.分析气爆应力波的变化规律和气爆后试件的破坏形貌特征可知,距离气爆孔由近及远依次分为粉碎区、裂隙区和震动区,其形成机理为:超临界CO2冲击气爆孔周围介质并形成远超介质抗压强度的球面纵波,介质在径向压应力作用下发生粉碎性破坏,形成粉碎区;应力波传播能量逐步衰减,不足以使介质产生压缩破坏,然而脆性材料抗压不抗拉,其产生的环向应力仍然使介质产生径向裂隙,应力波之后具有准静态加载作用的高压CO2气体进入裂隙形成气楔,促使裂隙进一步发育和扩展,形成裂隙区;裂隙区以外的介质在低能量应力波的作用下只发生震动,未发生明显破坏,即震动区.裂隙的扩展速度与其到气爆孔距离符合“S”形曲线衰减,裂隙的高速扩展发生在粉碎区,低速扩展发生在裂隙区;距离气爆孔越远,测点的峰值应变越小,相同距离内节理裂隙等结构面越复杂,峰值应变减小的幅度越大且应变波形差别越大.

飞机风挡无机玻璃在不同应变率下的力学行为

《爆炸与冲击》 - 2018 年 2 期

作者：王振张超王银茂王祥索涛

基金：国家自然科学基金项目, 111引智基地基金项目

关键词：压缩强度单轴压缩玻璃失效模式应变率效应

摘要：利用电子万能试验机和改进的分离式Hopkinson压杆测试了飞机风挡无机玻璃在2种准静态应变率(4× 10-4、4×10-3 s-1)和2种动态应变率(200、400 s-1)下的单轴压缩力学行为,并利用高速摄像机记录试样破坏过程.实验结果表明:玻璃破坏时表现为典型的脆性材料,随着应变率的提高,材料的压缩强度显著提高.通过观察试样变形过程及变形后的形貌可知,玻璃在压缩载荷下的破坏模式为横向张应力引起的裂纹成核、沿轴向扩展与联结交错导致的失效破坏,并从微裂纹成核扩展和能量耗散的角度对材料的应变率效应做出了合理的解释.

黄土中爆炸挤密实验与数值模拟

《爆炸与冲击》 - 2018 年 2 期

作者：李海超魏连雨常春伟

基金：河北省交通运输厅科技计划项目

关键词：爆炸挤密 ANSYS/LS-DYNA 数值模拟黄土爆腔

摘要：为研究爆炸挤密加固技术在黄土中的应用,规避在既有公路上进行大规模爆炸挤密现场实验的风险,验证借助计算机软件进行数值模拟的可行性和可靠性,先设计实施了小型爆炸挤密室外实验,再利用室外实验的材料参数和几何尺寸建立与各实验工况相对应的有限元模型,利用ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,通过将爆腔体积、爆后土壤密度和作用于土壤的峰值压应力3个方面对数值模拟结果和实测结果进行对比,验证了将ANSYS/LS-DYNA用于数值模拟爆炸挤密技术加固黄土的可行性和可靠性,并得出上述三个方面的变化规律,可为根据现场路基状况和几何尺寸进行数值模拟提供借鉴和参考.

冲击波与破片对波纹杂交夹层板的联合毁伤数值研究

《爆炸与冲击》 - 2018 年 2 期

作者：李勇肖伟程远胜刘均张攀

基金：国家自然科学基金项目

关键词：抗联合毁伤性能冲击波与破片波纹杂交夹层板失效模式 LS-DYNA

摘要：通过有限元软件LS-DYNA模拟了波纹杂交夹层板在冲击波与破片联合作用下的响应过程,研究了炸药当量、载荷类型和填充方式对波纹杂交夹层板变形与失效模式的影响,并与实体板、间隔板和波纹夹层板的抗联合毁伤性能进行了对比,讨论了波纹杂交夹层板的能量吸收特性.数值计算结果表明:与冲击波单独作用相比,破片群单独作用和冲击波与破片联合作用对结构造成的毁伤更为严重;当药量较小时,波纹夹层板和波纹杂交夹层板的抗联合毁伤性能优于实体板与间隔板,波纹杂交夹层板的抗联合毁伤性能从全填充、迎爆面填充到背爆面填充逐渐降低;当药量较大时,所有结构均产生破口失效;在能量耗散方面,冲击波单独作用时以波纹芯层吸能为主,破片群单独作用和冲击波与破片联合作用时以上面板吸能为主.

爆轰波强间断问题的伪弧长算法及其人为解验证

《爆炸与冲击》 - 2018 年 2 期

作者：马天宝陈建良宁建国原新鹏

基金：国家自然科学基金项目

关键词：爆炸冲击波伪弧长算法人为解方法有限体积法

摘要：针对该问题开展了伪弧长数值算法研究,通过引入弧长参数,使网格按照一定的形式自适应移动,达到在强间断区域自动加密的效果,从而提高网格分辨率.基于伪弧长算法编写了二维程序,并对程序进行人为解方法验证.将伪弧长算法和直接有限体积法的数值结果进行对比,通过误差分析,显示出伪弧长算法能有效提高计算精度.最后将伪弧长算法应用于气相爆轰波在二维管道中的传播问题,研究了波阵面的捕捉效果和爆轰波胞格结构的形成过程.

一种新形式的钢纤维混凝土冲击动态本构关系及材料参数的确定

《爆炸与冲击》 - 2018 年 2 期

作者：叶中豹李永池赵凯黄瑞源孙晓旺张永亮

基金：国家自然科学基金项目, 安徽高等学校省级自然科学重点研究项目, 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室开放课题

关键词：钢纤维混凝土 SHPB 应变率效应动态本构关系

摘要：采用φ75 mm大口径SHPB系统进行了钢纤维体积率为0％、0.75％、1.5％三种混凝土材料动态性能实验,得出了不同钢纤维含量、不同应变率下的材料应力-应变关系曲线,实验结果表明:随着纤维含量及应变率的增加,钢纤维混凝土材料的峰值应变、峰值应力都随之提高,并在峰值应力之后出现应力的应变软化现象.以此实验结果为基础,提出了一种依赖于应变和应变率相关函数的新型非线性黏塑性动态本构关系,并通过对实验曲线的三步逐次最小二乘优选模拟,得到了相应的材料参数.结果表明,该本构关系对实验数据的模拟效果较好.

材料动态强度直接测量的磁压剪实验技术及应用

《爆炸与冲击》 - 2018 年 2 期

作者：王桂吉罗斌强陈学秒赵剑衡陈光华谭福利孙承纬吴刚

基金：国家自然科学基金项目, 四川省青年科技创新团队研究项目, 中国工程物理研究院流体物理研究所发展基金项目

关键词：材料强度磁压剪斜波压缩准静态磁场

摘要：提出一种用于直接测量动载荷下材料强度的新方法,即磁驱动压剪联合加载实验技术.从理论和数值计算上分析了压/剪联合作用下材料的应力偏量与屈服强度关系,计算斜波加载下压/剪联合作用时应力偏量与屈服强度的时空演化特性,给出材料强度数值的计算方法.并基于自行研制的强脉冲电流装置和10T准静态磁场发生器,利用多点双光源外差位移干涉仪(dual laser heterodyne velocimetry,DLHV),开展磁压剪实验对2种铝样品的动态强度进行测量,得到不同加载压力下铝样品的强度.结果表明:磁驱动压/剪联合加载技术为材料的高压强度直接测量提供了一种新途径,是可靠的实验技术.

不同速度段弹体侵彻岩石靶体的理论分析

《爆炸与冲击》 - 2018 年 2 期

作者：宋春明李干王明洋邱艳宇程怡豪

基金：国家自然科学基金项目

关键词：撞击力学侵彻高速侵彻岩石靶体侵彻机制

摘要：随着撞击速度的增加,弹体对岩石类靶体的侵彻机制会发生显著变化,由刚体侵彻逐步转变为半流体侵彻和流体侵彻,3种侵彻机制各自适用的理论模型完全不同.在半流体侵彻阶段,弹体质量损失开始显著增加,造成侵彻效率严重下降,侵彻深度随撞击速度的增加急剧减小.基于提出的弹体质量与速度的理论模型以及弹体刚体段的侵彻阻抗,推导出考虑弹体质量损失的半流体侵彻深度计算公式.对于超高速撞击时的流体动力学侵彻段,通过对流体区和刚性区进行假定,建立动量守恒和伯努利方程,推导给出该阶段弹体的侵彻阻抗,结合弹体质量变化方程推导出侵彻深度的表达式.最后将3个阶段的理论计算结果与花岗岩侵彻试验数据进行了对比验证,侵深和弹体质量变化规律均吻合良好,而且各阶段模型计算结果反映出的侵彻变化规律与实验结果完全一致.

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