2006年  20卷  第1期

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研究论文
弹丸超高速撞击铝靶成坑数值模拟
张伟, 马文来, 马志涛, 庞宝君
2006, 20(1): 1-5 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.001
摘要:
低地球轨道的各类航天器易受到微流星体及空间碎片的超高速撞击,损伤航天器飞行关键系统,进而导致航天器发生灾难性的失效。微流星体及空间碎片防护结构设计,是航天器设计的一个重要问题。采用AUTODYN软件进行了弹丸超高速正撞击及斜撞击铝靶成坑的数值模拟,给出了二维及三维模拟结果。研究了弹丸密度、弹丸形状、板厚度、弹丸速度、弹丸直径和弹丸撞击入射角等对靶成坑的影响。模拟结果同实验结果进行了比较,模拟的成坑形状和特征尺寸同实验相吻合。验证了数值模拟方法的有效性。
罗丹明101的高压荧光特性
赵智, 丁泽军, 王中平, 唐旭东, 张增明
2006, 20(1): 6-10 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.002
摘要:
测定了粉末罗丹明101(Rhodamine 101)及其在溶剂(甲醇、乙醇、水的混合液)中的高压荧光光谱。结果表明,粉末样品和溶液样品在高压下的发光性质有很大的区别。对于粉末样品,随着压力的增加,Rhodamine 101的荧光强度下降很快,在大约8 GPa时荧光峰几乎消失;伴随着荧光强度的变化,荧光峰峰位发生了显著红移(8 GPa内红移了近100 nm)。对于溶液样品,其荧光强度随压力的增加降低较慢,到13 GPa时,强度约为常压的10%,荧光峰峰位红移较小(13 GPa内红移约50 nm)。在压力作用下,Rhodamine 101分子结构的变化和特殊的溶剂效应,分别是影响其在粉末状态和溶液中荧光性质的主要因素。
顽火辉石的高温高压同步辐射研究
马艳梅, 周强, 杨凯峰, 李雪飞, 沈龙海, 崔启良, 刘景, 邹广田
2006, 20(1): 11-14 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.003
摘要:
采用同步辐射能量色散X射线衍射技术、激光加热技术和金刚石对顶砧(DAC)高压装置,在温度为2 000 K和压力为23 GPa的范围内,对采自地幔二辉橄榄岩中的顽火斜方辉石,进行了原位的高温高压能量色散X射线衍射(EDXRD)测量。实验结果表明:当压力为15.3 GPa、温度为1 600 K时(相当于地球内部410 km处的地震波不连续界面的温压环境),顽火斜方辉石转变为橄榄石的相瓦兹利石(Wadsleyite)相;继续加温加压至2 000 K、23 GPa时(相当于地球内部670 km处的地震波不连续界面的温压环境),顽火斜方辉石相变为钛铁矿(Ilmenite)结构和钙钛矿(Perovskite)结构的混和相。实验结果进一步证明,在地幔中存在的两个地震波不连续界面是由橄榄石、顽火斜方辉石等矿物的相变引起的。
采用从头计算方法研究液态氦原子间等效对势
田春玲, 刘福生, 蔡灵仓, 经福谦
2006, 20(1): 15-19 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.004
摘要:
提出了一种具有体心立方排列的原子团簇He9模型,用于模拟液氦中邻近原子的近程平均分布特征,并运用量子从头计算方法和原子团簇理论计算技术,首次从理论上计算了液态氦原子间等效作用对势。计算给出的等效对势能较好地再现液氦的等温压缩线及冲击压缩线,所提出的液体等效结构的原子团簇模型能比较合理地描述液氦近程结构特征以及原子间多体相互作用规律。还将理论对势函数与经验Exp-6势进行了比较。
一种新的氮化碳相的冲击波合成
刘建军, 关根利守, 小林敬道
2006, 20(1): 20-24 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.005
摘要:
为了合成理论预测存在的高密度氮化碳相,以富氮的C-N-O非晶材料和晶态的双氰胺为前体,在低于50 GPa的冲击压力范围内进行了一系列冲击回收实验。回收产物的XRD衍射表明,形成了由-C3N4和一种新的氮化碳相组成的复合相。该新相的衍射峰可以完全指标化为一个单斜晶胞,晶胞常数为a=0.981 nm,b=0.723 nm,c=0.561 nm,=95.2,晶胞体积Vcell=0.396 6 nm3。根据实验结果可以认为,氮化碳复合相的形成是前体有机分子在瞬态的冲击波化学反应后,经历了极高速的冲击淬火过程(约109 K/s),作为一种高压亚稳相而被保存下来。冲击压缩富氮的有机物前体,是合成氮化碳相的一种新方法。
常温和100~800 MPa压力下石膏的Raman光谱研究
杨玉萍, 郑海飞
2006, 20(1): 25-28 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.006
摘要:
利用金刚石压腔装置测量了高压下石膏中SO键的4种振动模式和结晶水中羟基伸缩振动Raman位移,研究结果表明:在常温(25 ℃)和100~800 MPa压力范围内,石膏中SO键的Raman谱峰的位移随压力的增加而向高波数方向移动,结晶水中羟基的两个伸缩谱峰随着压力的增加而向低波数方向移动,同时得到了各个谱峰与压力之间的关系式,其中结晶水中羟基的两个伸缩谱峰的d/dp值有较大不同,是由于结晶水中含有两个强度不同的氢键所致。
用(C2H5)2OBF3和Li3N苯热合成cBN机理探讨
王少波, 徐晓伟, 范慧俐, 郑延军, 李玉萍
2006, 20(1): 29-33 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.007
摘要:
以(C2H5)2OBF3和Li3N为原料,于苯热条件下合成氮化硼并研究其相变机理。X射线粉末衍射和傅立叶变换红外吸收光谱分析证明,产物中不仅有hBN和cBN物相存在,而且还发现了正交氮化硼(oBN)和锂硼氮的常压相Li3BN2(O)及高压相Li3BN2(T)存在。分析了Li3BN2在高温高压条件下和在苯热条件下对合成cBN催化机制的差异,探讨了Li3BN2在以Li3N和(C2H5)2OBF3为原料合成BN的催化机制,提出常压相Li3BN2(O)和高压相Li3BN2(T)分别对生成cBN和oBN起催化作用的观点。
AF1410钢的层裂断裂特性研究
桂毓林, 刘仓理, 王彦平, 孙承纬
2006, 20(1): 34-38 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.008
摘要:
利用一级轻气炮作为加载手段,对AF1410钢的层裂特性进行了研究,获得了AF1410钢的Hugoniot关系、塑性应变率、层裂强度以及层裂片厚度等动态力学参数。对回收的AF1410钢样品进行了断口分析和金相分析,从宏、微观角度分析了AF1410钢在不同应变率下的断裂特性。
水中障碍物爆炸毁伤效应的二维数值模拟
郝莉, 宁建国, 王成
2006, 20(1): 39-44 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.009
摘要:
建立了水下障碍物的爆炸毁伤效应的物理模型和计算模型。建立了守恒方程组、混凝土的动态弹塑性本构关系和破坏准则,并确定了其在大应变、高应变率及高压条件下的的屈服准则。基于多物质流体的Euler算法,用面向对象的C++语言自行编制了NM-MMIC通用多物质二维流体弹塑性程序,对不同炸点位置、不同炸药量对轨条砦爆炸破坏过程进行数值模拟,并采用自行开发的后处理软件VISC2D实现了可视化,定量地反应了障碍物迎爆面所承受的压力变化过程,确定了轨条砦毁伤的最佳药量,并对毁伤程度进行了评价,得到了爆炸破障的毁伤规律。研究结果对设计和评价反水中障碍物的弹药具有一定的参考价值。
战斗部爆轰产物温度效应数值模拟
罗艾民, 张奇
2006, 20(1): 45-50 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.010
摘要:
利用BKW代码、JWL方程和LS-DYNA程序,研究了无约束、弱约束和强约束等三种战斗部约束条件下炸药爆轰产物密度随时间的变化关系,再结合爆轰产物HOM状态方程获得爆轰产物温度随时间的衰变函数。给出了战斗部爆轰产物温度的理论计算方法。研究表明,爆轰区内爆轰产物温度及其衰减速率并不均匀,战斗部炸药的约束条件对爆轰产物密度和温度有重要影响,强约束可以延缓爆轰产物密度和温度的衰减,相同情况下仅战斗部壳体厚度加倍并不会导致爆轰产物密度和温度的衰减情况同比例变化。
高压下碱卤晶体的三参量等温状态方程
严祖同
2006, 20(1): 51-55 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.011
摘要:
由等温体积弹性模量的定义及其与压强关系的假设出发,导出了一个新的适用于高压下碱卤晶体的三参量等温状态方程。计算了室温下NaCl晶体在0~30 GPa压强范围内、CsCl晶体在0~40 GPa压强范围内的相对体积以及NaCl晶体在0~30 GPa压强范围内的等温体积弹性模量,计算结果与实验值一致。对等温体积弹性模量及其对压强的一阶、二阶导数与压强的关系进行了讨论,指出压强趋于无穷大时的等温体积弹性模量是常数。
第一性原理研究ZnS掺V的光学性质和电子结构
何开华, 余飞, 姬广富, 颜其礼, 郑澍奎
2006, 20(1): 56-60 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.012
摘要:
运用密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),对替代式掺杂钒(V)的闪锌矿(ZnS)的超晶胞电子结构进行了计算。研究了ZnS掺杂的光学性质及其电子结构,通过分析发现,光吸收的计算结果与运用配位场理论得到的计算结果以及实验数据符合较好;同时还对引入杂质前后电子结构的异同以及价键的一些性质进行了对比分析:因为杂质V的引入,态密度出现了几个新的峰,并且本体能带向低能方向偏移了大约2.5 eV,V所带正电荷为0.28,比任何一类Zn原子都要小,SV键的共价性最强、键长最短。
铁电体电源起爆金属桥箔的数值计算分析
陈朗, 鲁建英, 伍俊英, 冯长根
2006, 20(1): 61-66 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.013
摘要:
为探讨铁电体电源对金属桥箔的起爆作用,对冲击波作用下PZT95/5铁电体对铜桥箔的放电过程进行了数值计算。通过引入金属桥箔电阻非线性变化的FIRESET模型,考虑回路电感及回路电阻,计算了负载为铜桥箔时的铁电体的电响应。讨论了铁电体并联数量、回路电感对桥箔爆炸特性的影响。计算结果表明:当并联排列的铁电体电极面积达到0.006 m2以上时,在桥箔上可产生高于100 GA/m2的电流密度,能够有效起爆桥箔。而回路中存在适当的电感将有利于铁电体电源起爆桥箔。计算方法和结果能够为起爆金属桥箔的铁电体电源设计提供理论根据。
动态柱形空穴膨胀模型及其在侵彻问题中的应用
周辉, 文鹤鸣
2006, 20(1): 67-78 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.014
摘要:
在侵彻问题中的应用进行了研究。通过采用相似变换求解塑性区控制方程,获得了动态柱形空穴膨胀中的弹塑性界面速度、径向应力分布、空穴表面应力的解。基于柱形空穴模型,推导了侵彻方程,并将其得到的预测结果与侵彻实验数据进行了比较。结果表明,模型的理论解与现有数据吻合得很好。 结果还显示了材料的可压缩性和塑性强化模量对柱形空穴膨胀以及侵彻阻力的影响。
两台联动转镜式高速相机像漂移分析
刘宁文, 桑永生, 肖正飞, 畅里华, 尚长水
2006, 20(1): 79-82 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.015
摘要:
讨论了两台联动转镜式高速相机像漂移的各种原因,从理论和实验对相机像漂移的影响因素进行了分析,比如磁电式传感器、材料、制作工艺、装配精度及操作不当等。并针对这些影响因素,提出了解决像漂移的技术措施,通过实验证明了改进效果。
超高压处理对枯草芽孢杆菌超微结构的影响
曾庆梅, 谢慧明, 潘见, 杨毅, 徐慧群, 黄训端, 赵阳楠
2006, 20(1): 83-87 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.016
摘要:
研究了超高压处理对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis AS 1.140)超微结构的影响,探讨其营养体以及芽孢的灭活机制。在经过500 MPa、60 ℃下保温保压20 min超高压处理后,采用透射电子显微镜进行观察,比较处理前后超微结构的变化。观察结果表明:超高压处理后,枯草芽孢杆菌的营养体细胞壁皱缩、出现缺口,胞浆泄漏、结构层次感消失、出现大片透电子区;其芽孢外壳被破坏、出现缺口,芽孢内含物结构紊乱、泄漏、出现部分透电子区;甚至内含物质完全泄漏,出现细胞壁或孢子外壳残留。
研究简报
低密度聚氨酯泡沫压缩行为实验研究
林玉亮, 卢芳云, 王晓燕, 赵习金
2006, 20(1): 88-92 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.017
摘要:
在室温下,对一种低密度硬质聚氨酯泡沫进行了准静态压缩及应变率在1103~5103 s-1范围内的冲击压缩实验。结果表明,所测试的聚氨酯泡沫材料在准静态实验与动态实验之间存在明显的应变率效应,但在纯动态实验中应变率效应不明显。最后,给出了以屈服应力、密度、应变等为参量的动态压缩本构关系,且能较好地与材料的动态压缩曲线吻合。
基于黎曼解的粒子间接触算法在SPH中的应用
徐志宏, 汤文辉, 张若棋
2006, 20(1): 93-96 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.018
摘要:
采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法模拟大变形问题具有明显的优点,但传统的SPH方法在模拟冲击波与接触界面的作用时,往往会出现压力的反常跳动。采用黎曼解描述粒子间相互作用的接触算法对传统SPH方法进行修正,计算了激波管和飞片碰撞(包含接触界面)问题中波的传播,并将计算结果与解析解作比较。结果表明,与传统的光滑粒子法相比,该改进的光滑粒子法无需引入人工粘性项和人工热流项,程序结构简洁,且能较好地处理接触界面问题,从而能有效提高计算精度。
磁场准等熵驱动飞片技术原理性实验研究
张朝辉, 刘仓理, 杨礼兵, 顾元朝, 邹杰, 黄显宾, 欧阳凯, 李军, 刘乔, 邓向阳
2006, 20(1): 97-101 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.019
摘要:
探索了磁场准等熵驱动飞片发射的实验技术,在FP-1装置上成功实现了多种尺寸飞片的驱动实验,并利用VISAR系统获得了飞片的速度历史曲线。在回路放电峰值为3 MA的情况下,获得飞片最高速度为797.3 m/s。初步获得了准等熵加载的原理性技术及其基本原理,促进了磁驱动准等熵加载、发射飞片实验技术,以及后续的物态方程研究的开展。
非均匀炸药冲击起爆和起爆后的行为
李银成
2006, 20(1): 102-108 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.020
摘要:
介绍并分析了Campbell 等人及其他作者研究非均匀炸药冲击起爆和起爆后行为所获得的实验结果,但不涉及其冲击起爆条件。足够强的冲击波进入非均匀炸药后,爆轰将瞬时(指不经过感应时间)且直接(指不经过其他过程,如爆燃)被引发;非均匀炸药起爆后,其中传播的自始至终是一个不断增长的爆轰波,直至发展为正常爆轰,整个过程都是爆轰的增长(新定义)过程。不存在由反应冲击波不断增长并转变为爆轰波的所谓向爆轰的增长。所谓向爆轰的增长,实际上是爆轰的增长(按新定义)的初期;Craig原定义的爆轰的增长,实际上是爆轰的增长(按新定义)的后期;而所谓反应冲击波,实际上是增长中的初期爆轰波。爆轰的增长(按新定义)是所有猛炸药的特性,炸药反应不充分并逐渐趋于充分是爆轰的增长的化学机制。
破片对带铝壳炸药的冲击起爆数值模拟研究
陈海利, 蒋建伟, 门建兵
2006, 20(1): 109-112 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.021
摘要:
采用AUTODYN-2D数值模拟软件,应用冲击起爆Lee-Tarver模型,对钢破片撞击带铝壳Octol炸药的起爆问题进行了数值模拟,分析了冲击起爆机理及破片形状、着速、铝壳厚度等因素对炸药起爆特性的影响规律,利用升-降法得到了破片对Octol炸药的临界冲击起爆速度。研究结果对反导战斗部破片杀伤元素的设计具有指导意义。