2011年  第25卷  第1期

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研究论文
PBX材料宏细观断裂行为的数字散斑相关法实验研究
周忠彬, 陈鹏万, 黄风雷
2011, 25(1): 1-7 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.001
PDF (530)
摘要:
采用半圆盘弯曲实验和数字散斑相关方法,对高聚物粘结炸药(PBX)的宏、细观断裂行为进行了实验研究。宏观上,带有预制裂纹的半圆盘试样发生拉伸破坏,利用数字散斑相关技术得到了试样的应变场和位移矢量场分布,定量分析了试样全场的变形特征,并测得了PBX材料的平面应变断裂韧性;细观上,用配有加载装置的扫描电子显微镜对含预制裂纹的半圆盘试样间接拉伸下的损伤演化和破坏过程进行了实时原位观察,借助于数字散斑相关方法,定量分析了试样损伤局部化特征。结果表明,将数字散斑相关方法用于研究PBX材料宏、细观尺度上的变形破坏问题是有效的。
冲击作用下HMX晶体孔洞塌缩热点生成机制的细观数值模拟
傅华, 赵峰, 谭多望, 王文强, 尚海林
2011, 25(1): 8-14 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.002
PDF (484)
摘要:
热点的形成、点火以及成长过程是理解非均匀炸药冲击起爆的关键。采用离散元法,对冲击作用下含孔洞的HMX晶体进行了细观数值模拟。计算结果表明:在较低冲击作用下,孔洞边缘发生了较大的剪切变形,粘塑性功形成热点;而在较高冲击作用下,孔洞塌缩产生射流,汇聚流动,冲击下游炸药形成热点,并获得了孔洞塌缩和热点生成演化的细观过程。
混凝土HJC、RHT本构模型的失效强度参数
张若棋, 丁育青, 汤文辉, 冉宪文
2011, 25(1): 15-22 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.003
PDF (1480)
摘要:
通过对LS-DYNA、AUTODYN数值软件中混凝土HJC、RHT本构模型失效强度参数的分析计算,发现原始失效强度参数在较高静水压下将导致混凝土失效强度降低。提出了利用混凝土的特征强度确定HJC、RHT失效强度参数的方法,并通过计算得出了校验后的失效强度参数值。最后,使用校验前后的失效强度参数进行了混凝土侵彻实验的数值模拟。计算结果表明:使用校验后参数的数值模拟结果与实验结果更为吻合。由于HJC本构模型中没有引入偏应力张量第三不变量,所以结果不够满意。
飞片加载产生正弦冲击波及其波阵面演化模拟
马小娟, 刘福生, 李一磊, 于明, 李永宏, 彭小娟, 经福谦
2011, 25(1): 23-28 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.004
PDF (543)
摘要:
飞片加载冲击波小扰动实验方法是目前测量高温高压下物质粘性的实用方法之一,针对飞片碰撞小扰动实验,采用二维Navier-Stokes方程的差分方法,研究了金属铝中复杂压力流场的演化过程,给出了这类特定冲击波流场中正弦形扰动振幅振荡衰减特性与粘性系数之间的定量关系。结果表明:数值解比以往用于分析冲击波小扰动实验的解析解结果更接近实际的实验条件,得到的粘性系数值更具合理性,具有重要的应用价值。结合实验数据,数值计算分析的结果表明,金属铝在78 GPa冲击压力和3106 s-1应变率条件下的等效剪切粘性系数值为(2.80.1)kPas。
钕铁硼强磁体的冲击去磁规律实验研究
伍俊英, 陈朗, 李维, 冯长根
2011, 25(1): 29-35 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.005
PDF (635)
摘要:
为了研究钕铁硼(Nd2Fe14B)强磁体在冲击加载作用下的去磁规律,建立了平面波爆炸冲击加载实验装置,进行了冲击去磁实验。测量了冲击去磁产生的感生电动势,获得了冲击去磁时间、脉冲宽度等性能参数。通过改变加载磁体的冲击波强度和磁体尺寸参数,分析了Nd2Fe14B磁体在不同冲击波压力作用下的去磁程度和磁体尺寸参数对感生电动势大小的影响规律。实验结果表明:Nd2Fe14B磁体发生冲击去磁的临界压力低于8.52 GPa;感生电动势随着磁体直径的增加而增加,随着磁体高度的增加而减小。
气炮加载下炸药强爆轰驱动技术的初步实验研究
文尚刚, 赵锋, 王建, 赵玉刚, 翁继东, 王翔
2011, 25(1): 36-40 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.006
PDF (626)
摘要:
利用二级轻气炮进行了炸药强爆轰驱动超高速飞片技术的研究,采用多普勒探针系统(Doppler Pins System,简称DPS)对二级飞片的速度历史进行了测量。初步获得了在较高速度(大于5 km/s)一级飞片的作用下、二级飞片的速度增益情况,并基本掌握了强爆轰驱动技术与二级轻气炮发射技术有机结合的实验技术。初步实验结果表明,采用炸药强爆轰驱动技术可使二级飞片获得较高的速度增益。
各向异性材料中二维X射线诱导热击波的数值模拟
黄霞, 汤文辉, 蒋邦海, 郭弦
2011, 25(1): 41-47 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.007
PDF (483)
摘要:
建立了正交各向异性材料二维率相关的弹塑性本构模型,采用有限元方法编写程序,对X射线辐照各向异性材料碳酚醛平板时诱导的热击波进行了二维数值模拟,讨论了热击波的传播规律。结果表明,在软X射线和硬X射线的辐照下,材料中的X射线热击波表现出不同的形貌,材料中热击波形成的机理、热击波峰值、X射线穿透深度、汽化现象、拉伸强度等方面均存在很大差异。
空间碎片超高速撞击充气压力容器前壁准静态破坏分析
盖芳芳, 庞宝君, 管公顺
2011, 25(1): 48-54 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.008
PDF (569)
摘要:
针对空间碎片超高速撞击充气压力容器前壁发生准静态破坏问题,将其简化为受双向拉应力的圆孔边双裂纹的线弹性断裂问题进行处理;并在数值模拟及理论分析的基础上建立了充气压力容器前壁发生准静态破坏的预报模型,得到了当球形弹丸撞击速度为7.0 km/s时、壁厚为1.0 mm的Al5754圆柱形压力容器前壁发生准静态破坏的临界应力曲线,计算结果与实验结果比较吻合。计算结果表明:前壁穿孔直径与裂纹直径皆随着弹丸直径的增加而增加;若孔边的单裂纹长度与穿孔半径的比值超过0.5,则可以将穿孔近似为狭长贯穿直裂纹进行处理。分析还得出当容器内压力较大时,具有较小动能的弹丸就可能导致容器在撞击瞬间发生裂纹失稳破坏。
纳米BaTiO3陶瓷的超高压烧结
肖长江, 靳常青, 栗正新, 邓相荣
2011, 25(1): 55-60 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.009
PDF (611)
摘要:
将10 nm钛酸钡粉在6 GPa超高压条件下进行烧结,得到了晶粒大小约为30 nm的钛酸钡陶瓷。用扫描电子显微镜和原子力显微镜观测了样品的微观结构。研究表明,由于超高压能够压碎纳米粉体中的团聚体,而且能增加烧结的驱动力,降低成核的势垒,从而使成核速率增加;同时由于扩散能力的降低而使生长速率减小,所以超高压烧结能在较低的温度和较短的时间内得到致密的纳米陶瓷。用压电力显微镜对样品的压电性能进行了检测。在30 nm钛酸钡陶瓷的不同区域内,都存在完整的压电响应回线,说明在30 nm钛酸钡陶瓷中存在压电性。此外,由于超高压的还原性气氛,使钛酸钡陶瓷在烧结过程中产生了氧空位,氧空位俘获电子而形成F+色心,使钛酸钡陶瓷颜色变黑。
高压下ZnO的结构、弹性性质和吸收光谱的第一性原理研究
王清波, 郑广, 何开华, 陈琦丽, 喻力, 龙光芝, 曾中良
2011, 25(1): 61-67 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.010
PDF (665)
摘要:
运用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势方法(PWP),结合局域密度近似(LDA)以及广义梯度近似(GGA),系统地研究了ZnO的纤锌矿结构(B4结构),NaCl结构(B1结构)和CsCl结构(B2结构)在不同压强下的几何结构、弹性性质和吸收光谱。详细研究了ZnO发生的两次相变(B4B1及B1B2相变),得到了不同近似下的相变压强,以及两次相变过程中其弹性常数随压强的变化,并分析了这种变化与相变的关系。发现在高压作用下,ZnO的吸收光谱发生蓝移。通过计算结果和实验结果的比较可以看出,LDA近似下的计算结果更加符合实验结果。
云爆弹外壳体厚度对威力的影响规律研究
高洪泉, 卢芳云, 罗永锋, 王少龙, 胡建, 袁伟, 秦志强
2011, 25(1): 68-72 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.011
PDF (626)
摘要:
通过对不同厚度壳体的速度和动能进行理论分析,给出了壳体对燃料抛撒的影响规律;同时开展了不同厚度壳体的云爆装置试验,得到了装置威力与壳体厚度的关系。研究结果表明:采用薄壳体,并加强壳体与端盖的连接强度,可以提高中心抛撒药能量的利用率,进而提高一次起爆型燃料空气弹(SEFAE)的威力,试验结果与理论分析结果一致。
爆炸作用驱动液体抛撒初始阶段数值仿真
徐豫新, 王树山, 韩宝成, 刘永
2011, 25(1): 73-78 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.012
PDF (719)
摘要:
针对灭火战斗部引战配合设计,研究爆炸作用驱动液体(水基灭火剂)抛撒初始阶段的特性。依据典型灭火战斗部的结构建立数值仿真模型,采用LS-DYNA软件进行仿真计算,分别获得了加载系数(驱动装药与液体的质量比)对壳体破裂时间和壳体破裂初期液体/空气界面运动速度的影响规律,以及液体/空气界面后续的运动特性。进行了同条件下爆炸驱动水基灭火剂抛撒实验,得到了不同加载系数条件下壳体破裂初期液体/空气界面的运动速度。实验结果与数值仿真结果吻合良好,表明所采用的数值仿真方法具有正确性和有效性,对相关问题的研究具有重要参考价值。
细菌纤维素菌株超高压诱变选育及其发酵培养基的优化
杜双奎, 李志西, 毋锐琴, 杨甲平
2011, 25(1): 79-88 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.013
PDF (605)
摘要:
为了获得高产细菌纤维素菌株,对初选的细菌纤维素菌株J2进行超高压诱变,运用Plackett-Burman设计对影响高压诱变菌株生产细菌纤维素的因素效应进行评价,采用Box-Behnken试验优化发酵培养基组成。试验结果表明,超高压诱变压力、时间对细菌纤维素菌株有显著或极显著影响。细菌纤维素菌株高压诱变条件为压力250 MPa、时间15 min、温度25 ℃。经超高压诱变,获得产纤维素能力高、遗传稳定性好的诱变菌株M438。影响诱变菌株M438发酵生产细菌纤维素的关键因子是酵母浸出汁、MgSO4和无水乙醇。优化的发酵培养基为碳源5%(葡萄糖∶蔗糖为4∶1)、酵母浸出汁1.25%、CaCl20 15%、ZnSO4 0.20%、K2HPO4 0.20%、MgSO4 0.93%、富马酸0.30%、无水乙醇0.50%。利用此培养基培养诱变细菌纤维素菌株M438,其纤维素产量是优化前的1.84倍,是超高压诱变之前的2.69倍。超高压技术用于细菌纤维素菌株的诱变育种是可行的。发酵培养基的优化可显著提高菌株M438发酵生产细菌纤维素的能力。
高压与加热协同处理对牛肌肉中蛋白酶活性的影响
马汉军, 周光宏, 余小领, 高海燕, 潘润淑, D. A. Ledward
2011, 25(1): 89-96 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.014
PDF (535)
摘要:
在不同温度(20~60 ℃)和压力(0.1~600 MPa)下处理20 min,对牛肌肉中蛋白酶活性的影响进行了研究。结果显示:室温下,随着处理压力的增加,酶的活力显著下降,而压力达400 MPa 及以上时,酶的活力则没有明显变化,同时在pH值为3和7.5时酶的活性几乎完全丧失。200 MPa以下的压力处理使肌肉中游离氨基酸总量显著上升,压力继续升高,游离氨基酸含量增加的幅度随之降低。400 MPa及以上压力处理使胰蛋白酶对蛋白质的消化性增强。在40 ℃温度、200 MPa压力下的处理,酶的活性没有明显下降,氨基酸总量也未发生明显变化。随着压力的升高酶的活性逐渐丧失,600 MPa时,酶在pH值为7.5时几乎完全失活,氨基酸总量急剧下降。60 ℃温度下,部分酶仍具有一定活力,200 MPa没有造成酶活力的明显变化,然而游离氨基酸的含量则显著增加。600 MPa压力下几乎使所有酶丧失活力,游离氨基酸的含量也明显降低。40~60 ℃温度下的压力处理,胰蛋白酶对蛋白质的降解作用表现出相同的规律,200 MPa时与对应的处理温度相比没有明显变化,600 MPa时显著提高。实验结果显示,高压和温度结合处理能调节蛋白酶的活性,提高肉类品质。