2011年  25卷  第5期

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研究论文
Zn0.83Mn0.17Se和ZnSe/Zn0.84Mn0.16Se超晶格材料中Mn2+的压力光谱研究
王文杰, 邓加军, 丁琨
2011, 25(5): 385-389 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.001
摘要:
采用压力光谱技术在低温下观测到了Mn2+离子的4T16A1跃迁,该谱线在Zn0.83Mn0.17Se和ZnSe/Zn0.84Mn0.16Se超晶格样品中有不同的压力行为,体材料中其压力系数为-42.4 peV/Pa,超晶格中为-29.5 peV/Pa。用晶体场理论计算得到体材料Zn0.83Mn0.17Se中Mn2+离子4T16A1谱线的压力系数为-38.3 peV/Pa,与实验结果基本一致。结合材料中发光峰积分强度随压力的变化关系进行分析,证实Mn2+离子的发光性质主要与其近邻的晶体场环境有关。
Pillow飞片气炮加载实验的数值模拟研究
柏劲松, 罗国强, 黄娇凤, 李平
2011, 25(5): 390-394 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.002
摘要:
采用多介质弹塑性流体动力学计算方法,研制了适用于复杂加载的Lagrange计算程序MLEP,对劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory,LLNL)19层和冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室(Laboratory of Shock Wave and Detonation Physics,LSD)设计的29层Mg-Cu体系Pillow密度梯度飞片气炮加载实验过程进行了数值模拟和比较,获得的速度剖面计算结果与实验测试结果吻合一致,验证了流体动力学计算方法、不同材料体系混合模型以及计算程序的有效性和实用性,为进一步开展可控路径的复杂加载实验研究奠定了基础。
基于基元反应模型的H2-O2-N2爆轰数值模拟
宁建国, 李健, 王成, 赵慧
2011, 25(5): 395-400 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.003
摘要:
采用12组分、23个化学反应的基元化学反应模型,用5阶加权本质无震荡格式(WENO)、3阶TVD Runge-Kutta格式,对H2-O2-N2混合气体胞格爆轰进行了数值模拟。研究了一维ZND爆轰、自维持爆轰的详细结构以及三波点附近的流动结构。计算结果表明:由横波的压力可以显著促进二维爆轰波波阵面的形成;横波的运动生成三波点,三波点造成了爆轰的自维持传播。
7A04高强铝合金抗杆弹正撞击性能实验研究
张伟, 魏刚, 肖新科, 慕忠成
2011, 25(5): 401-406 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.004
摘要:
7A04铝合金具有较高的强度-密度比,广泛应用于穿甲工程材料领域。在轻气炮上进行了平头和卵形钢杆弹体正撞击10 mm厚7A04铝合金板的实验研究,得到了两种弹体撞击7A04铝合金靶板的损伤形式和特性。使用高速相机记录了撞击过程并测得了弹体的剩余速度,得到了两种弹体撞击10 mm厚7A04铝合金靶板的弹道极限。实验表明,此种铝合金靶板抗卵形弹体正撞击的能力强于平头弹。
橡胶材料的动态压缩性能及其应变率相关的本构模型
庞宝君, 杨震琦, 王立闻, 迟润强
2011, 25(5): 407-415 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.005
摘要:
利用Instron万能试验机与LC4超硬铝合金分离式Hopkinson压杆设备,对3种不同波阻抗的橡胶材料炭黑母胶(Carbon Black Rubber)、硅橡胶(Silicone Rubber)和泡沫橡胶(Foam Rubber)在较大应变率范围(0.002~15 000s-1)内进行了单轴压缩实验,研究应变率对橡胶材料力学性能的影响。实验结果表明:3种橡胶的准静态与动态应力-应变曲线具有不同的应变硬化形式,且动态加载下随着应变率的增大,硬化效应逐渐增强;在准静态及高应变率(12 000~15 000 s-1)压缩下,泡沫橡胶表现出多孔类材料压缩曲线的弹性、塑性崩塌及致密化3段特征。基于Rivilin应变能模型,构建了一个应变率相关的动态本构模型,模拟结果与实验结果吻合较好,可以用于描述较大应变率范围内3种橡胶的非线性应力-应变关系。
DAC加载下材料高压声速的激光超声测量技术
马云, 张毅, 李加波, 蔡灵仓, 李剑峰, 柳雷, 敬秋民, 王志刚, 王翔, 翁继东,
2011, 25(5): 416-420 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.006
摘要:
设计并建立了可测量金刚石压砧(DAC)加载下材料高压声速的激光超声系统。该系统采用脉宽为6.3 ns的调Q激光器作为超声波激发光源,使用光纤位移干涉仪和速度干涉仪混合系统进行超声位移探测,不需要借助其它任何参数即可直接测量样品的高压声速和原位厚度。利用该系统,测量了2.6 GPa压力下铜样品的高压纵波声速和原位厚度,并给出了测量结果。
预加热金属Hugoniot参数和界面温度的联合测试技术
李俊, 李加波, 周显明, 王青松, 戴诚达
2011, 25(5): 421-428 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.007
摘要:
发展了一种可用于轻气炮压缩实验的电阻丝预加热装置和高温靶实验测试技术,通过微热电偶丝实时测量了预加热金属的初始温度,并利用非接触式光纤探针技术实现了Hugoniot参数和界面温度的同时测量。常温下实测的金属Ta的冲击波速度D和粒子速度u与文献报道的冲击实验数据相符,而初温773 K金属Ta的(D, u)数据则低于采用Mie-Grneisen状态方程计算的结果;实测的界面温度与Lindeman熔化线和第一性原理的计算结果均符合较好。实验结果表明,所设计的高温靶装置及相关实验诊断技术是可行并有效的,为今后开展材料动态性能的温度效应研究提供了一种有效的技术途径。
非定常欠膨胀射流的正格式数值模拟
朱孙科, 陈二云, 马大为, 乐贵高
2011, 25(5): 429-434 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.008
摘要:
采用二阶正格式方法对非定常欠膨胀射流进行了数值模拟。将二维守恒方程的正格式方法推广到轴对称Euler方程组的求解,并对不同马赫数下的燃气射流进行了数值计算。计算结果表明,该方法能够较好地捕捉到包含膨胀波、入射激波、反射激波、马赫盘、射流边界以及三波点等复杂射流流场的波系结构,与实验照片反映的流动特征以及已有的数值结果相吻合。表明该方法对间断解具有较强的捕捉能力,在激波阵面上不会出现数值振荡。
超高速撞击下钛基复合材料动力学行为研究
宋卫东, 栗建桥, 刘海燕
2011, 25(5): 435-443 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.009
摘要:
基于已有的铝合金超高速撞击实验研究结果,采用动力分析软件,对铝球撞击铝板进行了数值模拟,验证了数值模拟结果的可靠性,进而对铝防护屏以及与铝防护屏质量相同的钛基复合材料(TMC)防护屏进行了5.52、7.00、和8.00 km/s速度下的超高速撞击模拟,分别对直径为5.02 mm的铝球以及质量等同于铝球的钛基复合材料球做了3种速度下撞击铝屏和钛基复合材料防护屏的数值模拟。通过数值模拟研究可以看出,随着撞击速度的增加,钛基复合材料防护屏的防护效果优于铝防护屏;速度不变,钛基复合材料防护屏防护钛基复合材料球撞击的效果好,铝防护屏防护铝球撞击的效果好。通过超高速撞击模型分析可知,钛基复合材料防护屏的防护效果优于铝防护屏。
冲击载荷下土的动态力学性能研究
朱志武, 宁建国, 刘煦
2011, 25(5): 444-450 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.010
摘要:
利用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)技术,研究了土体在不同应变率条件下的冲击动态力学性能,发现土体有明显的应变率效应,与静载相比,冲击载荷下土的动强度和动模量均有很大的提高。根据实验曲线的特征,以一根线性弹簧和两个不同松弛时间的Maxwell体并联的粘弹性模型来表达土体的损伤型粘弹性本构模型,两个Maxwell体分别表示土体的低应变率响应和高应变率响应,模型的数值拟合曲线与实测动态本构曲线具有较好的一致性。拟合参数表明,土体对低应变率的响应与混凝土相同,对高应变率的敏感性远远高于混凝土。
平面爆轰波驱动金属飞片运动的数值模拟研究
栾广博, 郝莉, 张柱
2011, 25(5): 451-456 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.011
摘要:
在材料动力学特性的实验研究中,采用平面爆轰波驱动金属飞片对靶体实施加载是一种重要的实验手段。飞片在爆轰载荷作用下的平整度以及最终的宏观极限速度决定对靶体的加载效果,前者决定靶体尺寸,而后者决定对靶体的压力。采用ALE与Lagrange耦合方法,模拟了爆轰载荷驱动飞片的动力过程,给出了飞片达到极限速度时刻的平整度,并将数值模拟得到的极限速度与基于解析法计算的极限速度进行了对比分析。结果表明,采用流固耦合方法分析爆轰载荷作用下飞片的运动过程是有效并实用的。
煤矿巷道瓦斯爆炸冲击波与高温气流的关系
庞磊, 张奇, 李伟, 向聪, 谭汝媚
2011, 25(5): 457-462 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.012
摘要:
为了给瓦斯爆炸后煤尘二次爆炸的深入研究提供理论依据,应用计算流体力学方法,对煤矿巷道内瓦斯爆炸的瞬态流场进行了数值模拟,得到了冲击波与高温气流流动的时空关系,并借助实验对数值方法进行了验证。研究表明:在瓦斯爆炸后的一定时间内,近场区域和远场的部分区域极有可能引发煤尘二次爆炸。给出了可能发生煤尘二次爆炸的区域随瓦斯区长度的函数关系式,以及远场中峰值温度和峰值超压到达时间的间隔随轴向距离和瓦斯区长度的分布特性。
串联弹前级装药对后级随进弹爆炸作用的研究
康彦龙, 蒋建伟, 王树有, 门建兵
2011, 25(5): 463-468 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.013
摘要:
为获得串联战斗部随进弹在受到前级装药爆炸作用时,质量对其所受最大过载及动能衰减的影响规律,采用非线性动力学软件AUTODYN,基于Euler-Lagrange耦合算法,对前级装药的爆炸过程中,不同弹径、不同质量的随进弹穿越爆轰场进行了数值模拟。得出了随进弹在前级爆炸作用下所受最大过载和动能衰减的变化规律。基于数值模拟结果建立了随进弹剩余速度与质量的无量纲关系式,计算结果得到了实验验证。
双破片同时撞击对B炸药冲击起爆的数值模拟研究
贾宪振, 陈松, 杨建, 王建灵
2011, 25(5): 469-474 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.014
摘要:
采用Lee-Tarver点火增长模型对单钨珠撞击带壳B炸药的过程进行了计算,所得到的不同尺寸钨珠引爆炸药的阈值速度与实验结果吻合良好。数值模拟了双钨珠同时撞击带壳B炸药的过程,计算了破片引爆炸药的阈值速度,分析了炸药的点火增长过程。结果表明:双破片同时撞击炸药时,引爆阈值速度随着破片间距的增大呈抛物线规律增大;当破片间距较大且撞击速度略高于阈值速度、双破片同时撞击时,炸药内部爆轰波的初始形态随破片速度而变化。
高压处理对辣根过氧化物酶活性及构象的影响
上官丽娟, 马永昆, 崔凤杰, 范晓波
2011, 25(5): 475-480 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.015
摘要:
高压处理对果蔬过氧化物酶活性的钝化程度会影响果蔬的感官品质和贮藏期,有必要研究高压条件下过氧化物酶的结构变化与其活性的关系。采用圆二色谱法和荧光光谱法,研究了室温下,100、300、500 MPa压力分别处理15 min对辣根过氧化物酶二级、三级结构及活性的影响。结果表明:高压处理对辣根过氧化物酶(HRP)有钝化作用,随着处理压力的增加,HRP的活性依次下降2.36%、5.69%、10.36%,HRP较耐压;HRP的-螺旋、-折叠和无规卷曲含量的升幅均小于4%,-转角含量显著下降,且下降程度均达到11%;高压处理后的HRP在234 nm激发光谱和308 nm发射光谱特征峰的荧光强度下降,下降程度依次为18.28%、5.46%和4.04%,且100 MPa压力下处理的HRP荧光强度下降的程度最大。说明高压处理对HRP有钝化作用,且与其二级和三级结构的变化有关。