2007年  21卷  第4期

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研究论文
陶瓷材料在压剪联合冲击加载下动态响应的实验研究
段卓平, 郁锐, 张连生, 黄风雷
2007, 21(4): 337-341 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.001
摘要:
应用57 mm压剪炮和双磁场IMPS粒子测试系统对95%的Al2O3陶瓷材料在压剪联合加载条件下的力学行为进行了实验研究,测量得到了材料内部压缩波(P波)、剪切波(S波)的加载、卸载和传播规律。对剪切波的衰减随载荷的变化进行了研究,初步得到95% Al2O3陶瓷材料在压剪联合载荷冲击下发生损伤的纵向应力阀值是4.86 GPa。
升华能随温度和压力的变化及其对汽化反冲冲量的影响
汤文辉, 徐志宏, 牛锦超, 佘金虎
2007, 21(4): 342-346 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.002
摘要:
从普适的热力学原理出发,研究了升华能随温度和压力的变化。结果表明,升华能随温度或压力的增加而线性减小。采用光滑粒子流体动力学方法对金属铝在脉冲X射线辐照下的汽化反冲冲量进行了数值模拟,考察了升华能的变化对冲量的影响。结果表明,考虑升华能随温度和压力的变化后,冲量明显增加。
铝球弹丸超高速斜撞击薄铝板特性研究
管公顺, 哈跃, 庞宝君
2007, 21(4): 347-353 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.003
摘要:
利用2017铝合金球形弹丸超高速斜撞击2A12铝合金薄板,模拟空间碎片对航天器防护屏的超高速撞击作用。分析了铝合金薄板超高速斜撞击穿孔特性与弹丸滑弹返溅特性,建立了铝合金球形弹丸超高速斜撞击铝合金薄板的穿孔经验公式。弹丸撞击速度分别为2.58、3.56和4.31 km/s,撞击角度为10~80。实验结果表明:铝合金薄板超高速斜撞击椭圆穿孔尺寸与撞击速度和撞击角度有关,直径为3.97 mm的铝合金球形弹丸超高速斜撞击厚度为1 mm的铝合金薄板时,发生滑弹返溅的临界撞击角在30~40之间。最大滑弹返溅角随着撞击角的增大而逐渐减小,此时滑弹返溅碎片云的影响范围缩小,但破坏能力增强。弹丸撞击速度对铝合金薄板超高速斜撞击穿孔的椭圆度影响较小。
弹丸在混凝土靶中运动轨迹的数值模拟
田占东, 李守苍, 段卓平, 张震宇
2007, 21(4): 354-358 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.004
摘要:
针对混凝土的破坏模式,将最初用于研究岩石破碎的连续损伤模型加入到三维非线性有限元动力分析程序LS-DYNA中。利用数值模拟方法研究了弹丸对混凝土的斜侵彻过程,对弹丸在混凝土靶中的几种可能运动轨迹进行了分析,得到了影响弹丸轨迹的几个因素。
涡流损耗对爆炸去磁脉冲发生器输出性能的影响
陈朗, 伍俊英, 冯长根
2007, 21(4): 359-366 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.005
摘要:
为了提高爆炸去磁脉冲发生器的输出能量,设计了绝缘层截断涡流回路磁体结构,以减小冲击去磁过程中磁体内产生涡流造成的能量损耗。把圆柱形钕铁硼磁体切分成4块,在块与块之间增加聚脂绝缘层,再组合成一个圆柱形整体,形成截断涡流回路的磁体结构。采用Maxwell 3D电磁场有限元分析软件,对未切分和切分后的钕铁硼磁体进行了静磁场计算,分析了两种结构下的磁感应强度分布。对这两种磁体结构的脉冲发生器进行了爆炸实验,测量了脉冲发生器输出的感生电动势,分析了涡流损耗对发生器输出电流的影响。结果表明:磁体中截断涡流回路的脉冲功率发生器涡流损耗较小,能够输出更大的电能。
YJ-3000t型紧装式六面顶大腔体高温高压实验装置样品室的压力标定
单双明, 汪日平, 郭捷, 李和平
2007, 21(4): 367-372 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.006
摘要:
在温度为389~1 245 ℃和砧面压力为1.0~5.0 GPa的条件下,利用金属高压熔融标定法,采用Cu、Al、Zn和Pb四种金属,对YJ-3000t型紧装式六面顶大腔体高温高压实验装置样品室内的实际压力进行了标定。通过对由四种金属所获得的标定结果的多项式三维模拟,获得了以叶蜡石为外传压介质、氧化铝为内传压介质的情况下,由砧面压力和样品室温度估算样品室内实际压力的定量表达式。该结果可为今后该设备上类似实验组装中样品腔内实际压力的估算提供方便准确的压力标。
爆炸压实过程中颗粒碰撞问题的SPH法数值模拟
赵铮, 李晓杰, 闫鸿浩, 欧阳欣
2007, 21(4): 373-378 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.007
摘要:
目前采用SPH无网格方法对大变形问题进行数值模拟已成为计算机仿真技术的研究热点。利用LS-DYNA程序中的SPH法对粉末爆炸压实过程中颗粒的碰撞问题进行了数值模拟。在二维及三维模型下,模拟出了微射流的产生及孔隙塌缩闭合过程,验证了粉末压实理论。另外还利用三项式状态方程及Rankine-Hugoniot关系推导得出了LS-DYNA中采用的高压下固体材料的Grneisen状态方程。
纳米二氧化钛粉体的气相爆轰制备
欧阳欣, 闫鸿浩, 刘津开, 李晓杰, 曲艳东, 杜云燕
2007, 21(4): 379-382 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.008
摘要:
介绍了利用氢氧混合气体为原料、以四氯化钛为前驱体、气相爆轰制备纳米二氧化钛粉体的方法。利用XRD衍射结果分析证明,产物为金红石相和锐钛矿相的二氧化钛混晶,其晶粒尺度为纳米量级。通过XRD、SEM、TEM分析可以得出,粒子基本为球形,大部分粒子粒径为10~20 nm,也有少量的100 nm左右的粒子产生。分析后发现,反应发生在爆燃转爆轰的过程中和爆轰管中的湍流现象是导致大粒子产生的主要原因。在对在氢过量和氧过量两种状况下,对爆轰所产生的产物的形貌进行了对比,分析发现两种状况产生纳米二氧化钛粉末粒径分布和形貌并没有太大变化。
二级轻气炮弹丸速度过程测量实验技术研究
彭其先, 蒙建华, 刘寿先, 刘俊, 陈光华, 马如超, 李泽仁
2007, 21(4): 383-387 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.009
摘要:
针对二级轻气炮发射管的特性,设计了测量景深长达13 m的光纤探头,选择条纹常数为100 m/s的高灵敏度激光干涉测速仪,结合任意反射面激光干涉测速技术进行了实验,测量了发射口径32 mm、长度12 m的二级轻气炮弹丸发射过程,测得弹丸运动距离11.3 m时的速度为3 960 m/s,与磁测速的结果一致,通过实验测得的速度历史,进而获得弹丸在发射管内的加速度过程,为炮内弹道研究提供了更直接的实验数据。
发射过程中混合燃料应力状态的数值分析
闫华, 张奇, 郭彦懿, 张彦春, 罗永锋, 吴金才
2007, 21(4): 388-396 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.010
摘要:
炸药装药在发射条件下的安全性问题已成为高能量炸药应用的一个技术障碍,引起了各国的广泛重视。燃料空气炸药(FAE)战斗部是近年来倍受国内外关注的新概念武器。目前关于FAE装药的发射安全性特别是高过载环境下的发射安全性研究还不系统、不够深入,也没有给予足够的重视。运用爆炸力学程序Object MMIC程序分析了FAE战斗部发射过程中的应力和应力率变化规律。分析结果表明,FAE战斗部发射过程中受到的应力和应力率不同于传统的发射过程,因此,有必要建立适用于FAE武器的全新的发射安全性理论。这些研究对提高FAE战斗部发射安全性提供了依据。
用作VISAR窗口的LiF晶体折射率变化修正因子
马云, 李泽仁, 胡绍楼, 李加波, 汪小松, 陈宏, 翁继东, 刘俊, 俞宇颖, 宋萍,
2007, 21(4): 397-400 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.011
摘要:
利用加窗VISAR测速方程和平面碰撞实验产生已知样品-窗口界面粒子速度的方法,对LiF晶体用作VISAR(激光波长532 nm)测速窗口时的折射率变化修正因子进行了测定。给出了LiF晶体窗口在冲击压力2.7~66 GPa范围内,折射率变化修正因子测量结果及界面粒子速度修正方法。
高温高压下Fe-Ni-C系合成金刚石的研究
李和胜, 李木森
2007, 21(4): 401-408 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.012
摘要:
以工业纯单质铁粉和单质镍粉为主要原料,采用粉末冶金方法制备了Fe-Ni-C系反应体系,在六面顶压机上进行了金刚石合成实验。Raman光谱和X射线衍射结果表明,采用这种方法获得的粒径为200~500 m,呈六-八面体聚形的晶体为立方金刚石单晶。通过对常规力学性能的检测发现,金刚石的品位较高,超过SMD25级锯片级金刚石的要求。分析认为,高温高压下金刚石自Fe-Ni-C系形核是一个触媒不断溶解催化碳原子的过程。大量的实验结果可以证实,金刚石在Fe-Ni-C系长大所需的碳原子来自于在-(Fe,Ni)吸引作用下、从(Fe,Ni)3C中不断脱溶的碳。金属包覆膜在这一过程中不但起到了输送碳原子的作用,还以独特的方式促成了碳原子由sp2杂化态向sp3杂化态的转变。
含纳米金刚石的立方氮化硼聚晶的制备
赵玉成, 孙金峰, 王明智
2007, 21(4): 409-413 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.013
摘要:
采用在cBN表面进行镀钛、并在PcBN结合剂中加入纳米金刚石的方法,对静压法合成的PcBN的组织结构进行研究。通过对镀钛后的cBN和合成的PcBN样品进行XRD、SEM、显微硬度、致密度分析和热稳定性分析,并与结合剂中不含纳米金刚石的PcBN样品进行对比,研究纳米金刚石的添加对合成PcBN的组织结构和性能的影响。实验结果表明,在有镀钛cBN、Al和Si存在的环境中,采用先升压至5.5 GPa,然后升温至1 400 ℃,保温保压500 s的合成工艺,在PcBN中未发现纳米金刚石发生石墨化;作为碳源,与Si、Ti、Al等共同作用,在PcBN组织中形成多种耐热、高硬、稳定的化合物。适当过量地加入使得PcBN组织中残留部分未反应的纳米金刚石,不仅提高了PcBN的致密性,而且提高了PcBN的硬度,更为重要的是消除和减轻了架桥现象。在合成PcBN的过程中,Ti和纳米金刚石的反应活性最强。结合真空微蒸发镀钛技术,cBN表面镀钛和加入纳米金刚石使PcBN中的各组分之间充分反应形成的多种化合物过渡层,使得PcBN中各相之间有良好的相容性,PcBN的热稳定性得到提高。
一种新型微孔洞损伤模型
董杰, 李永池, 陈学东
2007, 21(4): 414-418 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.014
摘要:
在前人的基础上引入单位体积微损伤个数概念,从而将宏观损伤参量与微观孔洞体积结合起来,并且在孔洞长大扩展时计入惯性效应的影响,得到了一个新的二次型微孔洞损伤演化方程,指出表面扩张效应和惯性效应分别在孔洞长大的不同阶段起主导作用,最后以921钢板撞击实验为参考,通过比较自由面速度时程曲线,得出的结果与实验相符,验证了本模型的正确性。
土介质对低速弹丸的抗侵彻性能实验研究
董永香, 冯顺山, 李砚东, 李学林
2007, 21(4): 419-424 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.015
摘要:
通过低速条件下弹丸对硬土、中硬土和中软土不同土介质侵彻性能的实验研究,得到了弹丸对土介质垂直侵彻的弹道特点和不同弹丸速度对不同性能参数土介质的侵彻深度,拟合得到了不同土介质中侵彻深度随弹丸动压增加呈线性增加的无量纲关系式;基于低速弹丸对不同土介质具有不同侵彻性能的实验研究方法,可有效标定不同土介质抗侵彻性能和弹丸侵彻不同土介质性能;通过实验数据与Young侵彻公式计算结果的比较分析,验证了Young公式在侵彻深度小于弹丸直径3倍时的有效性。
研究简报
超高速撞击中影响碎片云形状因素分析
唐蜜, 柏劲松, 李平, 张展冀
2007, 21(4): 425-432 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.016
摘要:
应用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对铝球弹丸正撞击防护屏进行了数值模拟研究,将计算结果同相应的实验结果进行了比较,二者符合得很好。在此基础上分析了撞击速度、防护屏厚度、铝球直径、材料、弹丸形状、间隙量等因素对碎片云的影响规律。并以碎片云的长度和径向尺寸为指标,应用正交设计方法对撞击速度、防护屏厚度、铝球直径三因素对指标的影响主次关系进行了分析研究,防护屏厚度是碎片云长度的主要影响因素,而弹丸直径是碎片云径向的主要影响因素。
铁的冲击相变机制的分子动力学研究
崔新林, 祝文军, 贺红亮, 邓小良, 李英骏
2007, 21(4): 433-438 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.017
摘要:
用分子动力学方法模拟计算了在冲击波加载条件下,单晶铁中的结构相变(由体心立方结构相到六角密排结构相),相互作用势采用铁的嵌入式原子势(EAM),单晶铁样品的尺寸为28.7 nm22.9 nm22.9 nm,总原子数为1.28106个。通过推动一个运动活塞对静止靶的作用来产生冲击压缩,加载方向沿单晶铁的[100]晶向。通过对原子位置的追踪,揭示了铁的冲击相变机制,计算结果表明相变机制包括两步:首先是在{011}面上的原子受到沿〈100〉晶向的压缩,使{011}面转化成正六角形密排面;然后是在{011}面上原子沿〈0-11〉晶向的滑移,完成由bcc结构到hcp结构的相变。同时发现滑移面只出现在与冲击波加载方向平行的(011)和(0-11)面上。
飞片温升对Hugoniot参数测量的影响
王青松, 蓝强, 戴诚达
2007, 21(4): 439-443 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.018
摘要:
在格临爱森物态方程框架内建立了一种估算高温材料Hugoniot参数的理论方法,这种方法计算简单,原则上适用于各种固体材料,弥补了BACT方法的缺点。结合一些Hugoniot实验数据研究了实验中飞片的温升对粒子速度的影响。数值计算表明:飞片温升对粒子速度造成的不确定度非常小,因此在数据处理中,假定飞片的Hugoniot参数不变是合理的。
Bridgman压砧几种内加热方式及其温度测量
刘秀茹, 吕世杰, 苏磊, 邵春光, 胡云, 黄代绘, 洪时明
2007, 21(4): 444-448 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.04.019
摘要:
设计了4种Bridgman压砧内加热方式,尝试了钽和石墨作为加热材料,采用双热电偶测温,分别测量了不同加热方式的样品中部和上部温度与输入电压的关系,并粗略地讨论了样品的温度梯度。在0.1 GPa压力下,样品温度达到1 300 ℃以上。另外,在5.0 GPa高压下、1 000 ℃范围内测量了样品温度随输入电压变化的曲线。