高压物理学报

李全, 马琰铭

2013, 27(3): 313-324. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.001

PDF (338)

摘要:
高压可以有效地改变材料内部原子间的相互作用（如电子轨道重叠、化学成键、电荷分布等），进而改变材料的晶体结构、力学、热学、光学、电学等宏观物理性质。一百多年来，实验压力极限和高压理论方法的不断突破推动着高压学科的快速发展。在高压科学中，典型非极性双原子分子晶体的高压解离研究无疑是挑战高压极限的热点问题，也是20世纪高压物理重点解决的关键问题。针对元素周期表中质量最轻的H2、O2和N2 3种典型双原子共价非极性分子晶体的高压解离行为进行讨论，具体分析了解离产生的物理机制，评述了分子解离后形成的单原子相。

环境湿度对环氧丙烷蒸气爆炸参数的影响

谭汝媚, 张奇, 黄莹

2013, 27(3): 325-330. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.002

PDF (436)

摘要:
从工业安全角度出发，在5 L密闭容器中进行了环境湿度（40%和88%）对环氧丙烷蒸气爆炸特性参数影响的实验研究。研究结果表明，在环氧丙烷最佳蒸气浓度附近，湿度使最大爆炸压力明显下降，在爆炸极限浓度附近影响不明显；湿度对7.0%最佳体积浓度环氧丙烷蒸气的最大压力上升速率影响最为明显，其它浓度影响不明显；环氧丙烷蒸气最大爆炸温度和最大爆炸温度上升速率受环境湿度影响相对较小。

PBX 9501炸药冲击起爆初期反应流体动力学特性研究

陈军, 田占东, 曾代朋, 张震宇, 段卓平

2013, 27(3): 331-336. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.003

PDF (756)

摘要:
通过简化状态方程、并假设反应速率是冲击波后时间的函数，可以得到冲击起爆反应流的解析模型。用此模型结合拉格朗日量计测量的粒子速度历史，在不知道反应速率具体形式的条件下，得到了粒子速度、压力、反应度和反应速率与冲击波波后时间的剖面，以及这些参量之间的相互关系。计算结果表明，碰撞面上粒子速度的衰减与反应程度有关，冲击波后反应速率的最大值出现在粒子速度峰值与压力峰值之间。

Q460高强度钢冷挤压内螺纹的表层显微组织及力学性能

缪宏, 左敦稳, 张瑞宏

2013, 27(3): 337-342. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.004

PDF (345)

摘要:
根据冷挤压内螺纹的成型过程，对螺纹表层的微观结构、显微硬度和力学性能进行了测试，得到了牙顶、牙侧和牙底3个位置硬化程度、硬化层深度及沿层深的组织变化规律。结果表明，冷挤压加工可使内螺纹表层组织显著细化，在挤压过程中，表层纤维组织被压紧到难以分辨出晶粒的程度，形成一层流线，平稳绕过牙底并沿牙侧向牙顶方向流动。其中牙根处晶粒最细，牙顶处晶粒最粗，牙侧部分介于二者之间。同时，挤压过程中螺纹表层的显微硬度与抗拉强度显著增加，而塑性和韧性出现下降，产生了加工硬化现象，大大提高了冷挤压内螺纹的表面质量和机械强度。

基于MVPPM的流固耦合方法在爆炸容器数值计算中的应用

柏劲松, 刘坤, 张红平, 李蕾, 李平

2013, 27(3): 343-351. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.005

PDF (364)

摘要:
爆炸容器内部流场演化和壳体结构动力响应可为容器外形、结构和材料选取等设计提供直接的数据支持，但由于爆炸容器具有大尺度、多组分、高密度比和复杂结构等特点，其内部流场数值预测一直以来都比较困难。基于Level Set方法，将具有大变形特点的内部气体流场和相对变形较小的容器结构分离开来，对气体流场和容器结构分别采用Euler型的MVPPM方法和Lagrange方法进行处理，引入虚拟流体技术处理交界面上的物理信息，成功将这种流固耦合数值方法应用于椭球封头和类球形爆炸容器的数值计算。

基于网格整体重分的中心型ALE方法

刘妍, 申卫东, 田保林

2013, 27(3): 352-360. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.006

PDF (343)

摘要:
给出了一种基于网格整体重分的中心型ALE方法，用于求解多介质大变形的可压缩流动问题。方法可在分区重分和整体重分之间切换，具有较强的适应性。通过静态和动态数值算例显示网格整体重分的效果，并将数值结果与分区重分的结果进行比较分析，对非常复杂的计算区域体现了整体重分的优越性。

某含铝PBX压缩性能的应变率与温度效应

陈丁丁, 卢芳云, 林玉亮, 蒋邦海

2013, 27(3): 361-366. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.007

PDF (408)

摘要:
武器弹药在生产、存储、使用等过程中难免需要经受高温、高压、冲击等恶劣环境的考验。在这些极端环境下，作为装填物的高能炸药的力学性能在很大程度上会影响弹药的安全性，因此有必要对其力学性能展开深入的研究。在分离式霍普金森压杆实验平台上，采用单独加热试样快速装配的方法，对某含铝高聚物粘结炸药（PBX）在不同温度、不同应变率下的压缩性能进行了实验研究。在4种温度（12、29、45和62 ℃）下分别得到了不同应变率（250~1 200 s-1）加载下的压缩力学性能。实验结果表明，该PBX的压缩强度具有明显的应变率强化效应和温度软化效应，并且具有较好的线性关系，但破坏应变没有明显的变化。根据所得实验结果，利用双线性函数对压缩强度与温度和应变率之间的关系进行了拟合，认为此关系式仅适用于温度高于粘结剂玻璃转化温度情况下的动态压缩性能。

RDX的一维快烤燃模型及计算

田占东, 张震宇, 卢芳云, 赵剑衡, 谭福利

2013, 27(3): 367-371. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.008

PDF (454)

摘要:
以RDX（黑索金）为研究对象，基于气相点火机制，建立了强激光辐照金属密封炸药装置的快烤燃模型。模型包括金属壳体、气隙和炸药3部分，利用气隙的热传导描述金属和炸药之间的非理想热接触，考虑了炸药的分解、熔化和蒸发过程，采用多组分、多通道反应机制描述化学反应过程。编制了相应的计算程序，对RDX的激光快烤燃过程进行了数值计算，结果表明，RDX的快烤燃过程大致可以分为惰性热传导、温度和气相反应物的累积以及快速化学反应，直至点火几个阶段。

卵形弹撞击厚金属靶的侵彻与贯穿

吴乔国, 文鹤鸣

2013, 27(3): 372-378. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.009

PDF (432)

摘要:
研究了刚性卵形弹正撞击下金属厚靶的侵彻与贯穿性能。基于局部化破坏的假设，认为弹体在侵彻过程中，弹表面受到的法向阻力由材料弹塑性变形引起的静阻力和与瞬时侵彻速度有关的动阻力两部分组成，是侵彻速度的线性函数。根据弹头长度和靶厚的相对大小，建立了二阶段的靶体侵彻模型和三阶段的靶体贯穿模型。对于固支金属厚靶的贯穿，给出了厚靶贯穿模型的适用范围。比较发现，模型预测和实验数据在侵彻深度、弹道极限和残余速度方面吻合得较好。

小型旋转固体火箭发动机工作性能研究

杨伟苓, 王在成, 姜春兰, 李明

2013, 27(3): 379-384. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.010

PDF (377)

摘要:
通过建立考虑侵蚀燃烧效应的固体火箭发动机内弹道模型，计算发动机内弹道压力时间曲线，将此压力数据作为初始压力输入值，利用FLUENT仿真软件对带有平直段的喷管内的流场进行仿真计算，确定喷管是否实现超音速流场。最后进行小型旋转固体火箭发动机静态和动态性能测试，测试结果表明，发动机转速达到19 000 r/min，满足工作需要。

可燃气体混合物燃烧转爆轰判据对比分析

王建, 段吉员, 赵继波, 谭多望

2013, 27(3): 385-390. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.011

PDF (332)

摘要:
基于气相爆轰实验中到爆轰时刻不同判据之间的比较，利用数字高速摄影相机，在激波管中开展化学计量比的乙炔-氧气混合气体的燃烧转爆轰实验，对比了6种不同的判据判读到爆轰时刻数据之间的差异。对比分析表明，采用波阵面火焰发光强度和波阵面轨迹作为乙炔-氧气混合气体到爆轰时刻的判据，能够更精确地获得到爆轰时间和到爆轰距离。不同判读数据之间的差异较大，主要原因是在燃烧转爆轰过程中发生局部爆炸，对压力和波速的走时产生较大的影响，导致了判读到爆轰时刻的误差。

丝网防护屏碎片云特性数值模拟研究

庞宝君, 林敏, 张凯, 傅翔

2013, 27(3): 391-397. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.012

PDF (290)

摘要:
丝网作为一种颇具潜力的轻质防护屏候选材料，在新型防护结构开发中具有广泛的应用前景。为了掌握丝网防护屏超高速撞击特性，采用数值仿真方法模拟球形弹丸分别撞击连续型防护屏和丝网防护屏，研究相同厚度及面密度的2种防护屏受到弹丸撞击后产生的碎片云形态、质量、速度和动量分布的差异。结果表明，丝网防护屏碎片云随撞击位置不同呈现不同形态，但碎片云前端均存在带状碎片分布区域。在丝网防护屏产生的碎片云中，碎片主要分布于碎片云后端，丝网不能有效地减缓入射弹丸速度，其作用主要为切割弹丸。弹丸撞击2种防护屏后，弹丸破碎形成的碎片云中相同部位呈现不同速度变化规律。丝网防护屏碎片云动量密度峰值均高于相同厚度连续型防护屏碎片云，而相同面密度的2种防护屏碎片云动量密度峰值接近。

脉冲X光照相在微物质喷射诊断中的应用

叶雁, 李军, 朱鹏飞, 钱伟新, 刘振清, 王晓, 李欣竹, 李作友, 李泽仁, 钟杰

2013, 27(3): 398-402. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.013

PDF (458)

摘要:
脉冲X光照相是诊断强冲击载荷下金属材料微物质喷射的重要方法，金属材料的表面结构对微物质喷射的影响一直是数值模拟和实验研究主要方向。为此组建了由商用脉冲X光机、X光照相接收系统和时序控制同步系统组成的测试系统，研究了真空条件下和0.1 MPa下锡样品表面不同刻槽深度对微物质喷射量的影响。动态实验结果表明，真空条件下锡样品刻槽类微物质喷射具有前端密度小、后端密度大的特点，微物质喷射量和区域宽度随刻槽深度的增加而增加，而在0.1 MPa下微物质喷射出现前端慢化和喷射区域明显变狭窄的物理图像。

煤体在爆炸荷载和地应力耦合作用下裂纹扩展的数值模拟

穆朝民, 潘飞

2013, 27(3): 403-410. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.014

PDF (379)

摘要:
建立含瓦斯煤的拉压动态损伤动态本构模型，将此模型嵌入LS-DYNA软件中，对含瓦斯煤体柱状装药欲裂爆破进行了模拟，数值模拟与模型实验基本一致。结果表明，煤体在爆炸荷载作用下，裂纹主要是由于压缩波和卸载波共同作用形成的，地应力对裂纹的发展具有抑制作用，主应力对于拉伸裂纹的发展具有明显的导向作用。

DAC加载金刚石和样品变形实验与模拟研究

敬秋民, 吴强, 毕延, 于继东, 徐济安

2013, 27(3): 411-416. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.015

PDF (400)

摘要:
针对压力梯度法屈服强度测量实验技术，通过金刚石压砧对Mo薄箔样品的压缩实验，结合有限元模拟对金刚石的弹性变形和样品的弹塑性变形历史的计算，分析了金刚石的弹性压缩变形和杯形变形（Cupping）对压力梯度法原位厚度测量以及样品表面压力分布的影响。结果表明，至少在实验最高压力31.0 GPa以内，忽略金刚石的弹性压缩变形具有合理性，金刚石杯形变形较为明显，对有限元模拟和实验测量给出的压力分布曲线分析表明，该变形使台面边沿样品表面的压力分布略微偏低，但在31.0 GPa以内，对压力分布以及压力梯度没有影响。在压力达到60 GPa时，台面杯形变形已经导致压砧边沿接触，实验设计上给出了降低杯形变形的建议。

高温下混凝土冲击加载试验研究

李志武, 许金余, 戴双田, 白二雷, 高志刚

2013, 27(3): 417-422. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.016

PDF (281)

摘要:
在传统的分离式霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bar，SHPB）装置的基础上，通过加装管式电阻炉等手段，获得了一套用于测量材料在高温下动态压缩力学性能的SHPB系统，并对200~800 ℃高温下混凝土进行了冲击加载试验，得到了应力-应变关系曲线。研究结果表明，该高温SHPB试验系统可用于研究高温下混凝土的动力特性；混凝土在不同温度下的动态抗压强度、峰值应变随着弹速的增加都有一定程度的提高；高温对混凝土动力特性影响显著，随着温度的提高，峰值应变随之增加，而动态抗压强度呈现先增后微降、600 ℃后迅速下降的趋势。

四层剪切运动间隔靶板对射流干扰的数值模拟

孙立志, 李治源, 吕庆敖

2013, 27(3): 423-430. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.017

PDF (441)

摘要:
利用ANSYS/LS-DYNA程序，对金属射流侵彻4层剪切运动等厚间隔靶板的过程进行了数值模拟研究。从射流破裂形态、能量损失幅值、后效靶板上的穿深形貌等3个角度，分析了运动靶板对射流的干扰特性，得到了靶板的运动速度、射流入射角度对4层剪切运动间隔靶板对射流破甲性能的影响规律。结果表明，在靶板运动速度从零提高至300 m/s的过程中，靶板对射流的干扰能力逐步提高，但运动靶板速度在从零提高到100 m/s时，对射流的干扰程度变化较快，速度再提高时，干扰程度变化较缓。运动靶板对射流的干扰能力随着射流入射角度的增大而呈递增趋势。

动态高压微射流提取对红薯叶黄酮抗氧化性的影响

涂宗财, 张露, 王辉, 叶云花, 李志, 黄小琴

2013, 27(3): 431-438. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.018

PDF (440)

摘要:
采用动态高压微射流（DHPM）辅助技术提取红薯叶黄酮，与传统乙醇提取法比较，研究DHPM对红薯叶黄酮抗氧化活性的影响，并通过高效液相色谱-质谱联用技术（HLPC-MS）技术对其机理进行了初步研究。实验结果显示，DHPM可以促进红薯叶细胞壁的破碎和展开，提高总黄酮的提取率，当处理压力为100 MPa时，总黄酮得率最高（5.440%0.006%），与传统浸提相比，得率提高了21.7%。HLPC-MS分析表明，DHPM可以提高提取黄酮的纯度和低极性分子的浓度，对于同一质量浓度的总黄酮样液，80、100 MPa压力下提取的黄酮样液的抗氧化活性较低，120 MPa压力处理所得样品（SF120）抗氧化活性最强，清除DPPH和OH的IC50值分别为15.99 mg/L和0.093 g/L。SF0、SF80和SF100中的主要黄酮类化合物为槲皮素、4',7-二甲氧基山奈酚、杨梅黄酮、商陆黄素和鼠李柠檬素，SF120的主要黄酮类化合物为槲皮素、杨梅黄酮和商陆黄素。

空心球/铝合金复合材料动态压缩性能与损伤破碎特性

王少恒, 杨震琦, 管公顺, 庞宝君, 陈海波

2013, 27(3): 439-446. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.019

PDF (313)

摘要:
采用压力浸渗法制备空心球/铝合金复合材料，并利用分离式Hopkinson压杆（SHPB）对其进行动态压缩实验。利用扫描电子显微镜（SEM）观察动态压缩后回收样品的显微结构，重点分析动态压缩后复合材料内部脆性空心球的微观损伤破碎模式。用LS-DYNA显式有限元软件对复合材料单胞模型动态压缩过程进行数值模拟，重现了内部空心球的损伤演化与破碎过程。结果表明，空心球/铝合金复合材料应力-应变曲线表现出明显的多孔介质压缩特征，即可划分为弹性、塑性崩塌和致密化3个变形阶段；随着压缩量的增大，材料内空心球损伤破碎模式由沿经线劈裂状裂纹逐渐过渡到在赤道方向的破碎，并最终崩塌。

蔬菜高静压杀菌效果及其感官品质评价

董鹏, 易俊洁, 花成, 张燕, 胡小松, 吴继红

2013, 27(3): 447-453. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.020

PDF (714)

摘要:
为提高蔬菜的品质，延长货架期，以土豆、莴笋和白萝卜等3种具有一定代表性的蔬菜为试材，采用高静压加工技术（High Hydrostatic Pressure，HHP）对其杀菌效果和品质影响进行了分析和评价。试验结果表明，600 MPa压力处理5 min后，杀菌效果随保压时间的延长无显著变化；处理后的蔬菜，其硬度和弹性较热处理的显著增加，3种蔬菜（土豆、莴笋和白萝卜）Vc含量较热处理分别高出了49.4%、17.0%和23.3%，E值小于热处理的样品；感官评价显示，高静压处理的蔬菜在色、香、味、形方面都接近新鲜蔬菜。因此，高静压技术可以使蔬菜达到较好的杀菌效果，并最大限度地保持其品质。

10 MPa静水压下20 Hz～200 kHz标准水听器校准

陈毅, 黄勇军, 费腾

2013, 27(3): 454-460. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.021

PDF (488)

摘要:
介绍了在10 MPa静水压下校准20 Hz～200 kHz标准水听器的耦合腔互易法和自由场互易法，建立了最高静水压力为10 MPa、工作频率范围为20 Hz～3.15 kHz的耦合腔互易法校准装置和工作频率范围为3.15～200 kHz的自由场互易法校准装置。利用这些校准装置，分别对RHC14标准水听器和RHS30标准水听器进行校准，得到了它们在10 MPa静水压力下的灵敏度校准结果。不确定度分析表明，耦合腔互易法校准装置的扩展不确定度（k=2）为0.5 dB，自由场互易法校准装置的扩展不确定度（k=2）为0.7 dB（低于100 kHz频段）和0.9 dB（100～200 kHz频段）。这些校准装置和能力的建立，为深潜水声设备研制奠定了测试基础。

铜在强冲击载荷下的细观力学行为数值模拟

杨瑞, 王金相, 周楠, 彭楚才, 谢君

2013, 27(3): 461-467. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.022

PDF (336)

摘要:
利用Voronoi方法建立了多晶铜的细观几何模型，能够反映晶粒几何形状和晶界的不规则性，基于晶界固连-失效模型反映晶界结合特征，借助LS-DYNA非线性有限元程序，从细观角度对爆炸冲击载荷作用下铜的晶粒变形、热沉积行为进行了数值模拟。配合高压熔点理论和晶粒生长理论，从热力学角度分析了晶粒细化的可行性，结合实验结果对晶粒细化进行了定性验证。研究结果表明，通过构建的数值模拟方法，对多晶铜冲击压缩下的晶粒与晶界的变形机制、热沉积进行研究是可行的；晶界处易于形成应力集中现象，塑性变形和由此引起的温升大于晶粒内部；由宏观绝热压缩和由细观畸变引起的整体温升不会引起晶粒的长大。

表面吸附氧原子的GaAs电子结构及光学性质的研究

朱姗姗, 殷春浩, 徐振坤, 吴彩萍, 侯磊田

2013, 27(3): 468-472. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.023

PDF (374)

摘要:
在密度泛函理论的基础上，利用第一性原理计算了表面吸附氧原子的GaAs的电子结构及光学性质。结果表明，表面氧原子的吸附导致表面能带向深部移动，禁带中出现由As 4p轨道和Ga 4p轨道构成的杂质能级，以及由As 4s轨道和Ga 4s轨道分裂形成的表面态能级；氧原子的吸附还导致表面d态和sp态电子的重新分布；氧原子的存在改善了晶格周期的缺陷性，改变电子跃迁的过程，影响晶体的光学性质。

2013年第27卷第3期

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