2016年  30卷  第2期

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研究论文
爆轰加载下柱壳膨胀断裂的超高速光电摄影实验研究
赵新才, 李剑, 肖正飞, 刘宁文
2016, 30(2): 89-93. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.001
摘要:
随着超快物理实验研究的开展,急需建立高时空分辨的测量设备以研究高能产物的运动特性。目前,转镜高速分幅摄影相机的时间分辨力已经不能完全满足需求。因此,研究具有更高时间分辨能力的超高速光电分幅相机具有重要的意义。借助自研的超高速光电分幅相机,进行了爆轰加载下的柱壳膨胀断裂实验,同时使用转镜相机进行测量。实验结果表明,光电相机的消动态模糊能力更强,拍摄效果更好,而转镜相机拍摄的幅数更高。根据该结果,建议将两种相机配合使用,以更好地对物理过程进行测量。
过渡金属钼高压物性的第一原理研究
赵凯, 蔡灵仓, 张修路, 罗雰
2016, 30(2): 94-100. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.002
摘要:
在平面波赝势密度泛函理论的框架下,利用广义梯度近似(GGA)计算了体心立方(bcc)和双层密排六方(dhcp)结构的Mo在不同体积下的总能和焓值,算得的等温压缩线与前人的计算结果符合较好。对焓值作差,预测了620 GPa压强附近bcc→dhcp的结构相变。根据声子谱的计算结果可知,在高压下,bcc结构可能会向dhcp或9R结构转变。力学稳定性的计算结果进一步显示,在620 GPa以上,dhcp-Mo是能够稳定存在的相。结合准谐德拜模型研究了Mo在高压下的热力学性质,计算结果表明,在620 GPa附近,bcc和dhcp结构Mo的热力学性质并无显著差异。
氧化锌的高压电子结构、光学性质与电性能的理论研究
李凡生, 余小英, 张飞鹏, 彭金云, 房慧, 张忻
2016, 30(2): 101-108. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.003
摘要:
基于密度泛函理论从头计算法, 研究了500 GPa外压力条件下纤锌矿结构ZnO氧化物的晶格结构、电子结构、光学性质和导电性能。计算分析结果表明,在500 GPa外压力下,ZnO氧化物的晶格对称性保持不变,晶格参数减小,Zn—O键长和O—Zn—O键角均减小,但不同方向上材料的可压缩性不同;ZnO氧化物的带隙类型仍为直接带隙,其宽度增加到1.65 eV;费米能级附近的能级数量减少,态密度降低,电子在不同能量区域的局域化趋势明显;ZnO氧化物的光吸收向高能量范围扩展,低能量光学吸收降低,高能量光吸收增强。分析结果表明,500 GPa的外压力下,ZnO氧化物费米能级附近的载流子浓度、有效质量和迁移速率均降低,其电性能降低。
冲击载荷下钢筋混凝土力学行为的研究
展婷变, 宁建国, 王志华
2016, 30(2): 109-115. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.004
摘要:
基于钢筋混凝土梁受落锤冲击实验结果,提出了损伤型动态本构模型。该模型以混凝土黏弹性本构特性为基础,为了考虑钢筋的作用以及梁的损伤特性,将钢筋增强因子和损伤变量引入理论模型中,最终得出了以应变、应变率、损伤变量和配筋率为控制变量的钢筋混凝土本构模型。将该动态模型运用于非弹性弯曲梁理论分析中,通过数值求解得出了梁跨中挠度时程曲线,与实验结果相吻合。
展开式定向战斗部展开过程实验研究
赵宇哲, 李健, 马天宝
2016, 30(2): 116-122. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.005
摘要:
展开式定向战斗部具有较高的破片利用率,对该类型战斗部的研究有助于提高空空导弹的终端毁伤威力。基于展开式定向战斗部的工作原理和结构,设计加工了原理样机,并将其用于实验。利用高速摄影技术对该战斗部的展开过程进行记录。结果表明,所设计的展开式定向战斗部的原理样机展开过程符合理论预期,增加驱动药的装药量可以有效缩短战斗部的展开时间。另外,外部装药槽中的驱动药多于内部装药槽的加载方式更有利于各主装药的同步展开,还可以有效降低起爆触发系统的设计难度。
基于特征线反演的斜波加载实验数据处理与分析
张红平, 罗斌强, 王桂吉, 王刚华
2016, 30(2): 123-129. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.006
摘要:
基于特征线反演法,开展了斜波加载实验的数据处理,对特征线反演法进行了数值验证和不确定度分析;并对磁驱动CQ-4装置上开展的准等熵压缩金属铝台阶靶实验的速度剖面进行了数据反演,通过原位粒子速度和材料声速,积分得到了包含弹-塑性转变过程的应力-应变曲线;此外,对不同反演方法得到的材料弹性屈服极限等进行了比较和分析,进一步论证了不依赖于本构模型的特征线反演分析在斜波加载实验数据处理中的重要性。
爆炸胀接铝/钢复合管的研究
余勇, 马宏昊, 沈兆武, 缪广红, 李战军
2016, 30(2): 130-134. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.007
摘要:
为了得到一种兼具优良力学性能和优异防腐特性的复合管,结合一种高爆速爆炸纤维,利用水作为传压介质,爆炸胀接得到铝/钢复合管。经超声波探伤检测其贴合率达到100%,径向形变率仅为0.65%,弯曲度为0.12%。利用809MTS万能实验机对长径比为1:1的复合管试样进行了压剪试验,得到了位移-力曲线,计算得到结合强度为3.27 MPa,高于建筑和石化行业规定的0.2和0.5 MPa最小值。金相实验显示,铝/钢结合界面良好,未出现界面局部过熔现象,发生了铝层与钢层的相互扩散现象。
考虑自由表面效应的弹体斜侵彻混凝土弹道的研究
薛建锋, 沈培辉, 王晓鸣
2016, 30(2): 135-141. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.008
摘要:
研究了弹体斜侵彻混凝土的弹道问题。基于弹靶分离方法,利用考虑自由表面效应的衰减函数构造得到半经验阻力函数,并将靶体对弹体的作用以该阻力函数代替。通过对弹体斜侵彻过程的数值仿真和试验,得出不同工况下,弹体偏转角、加速度随时间的变化情况以及侵彻深度与弹体速度和靶体倾斜角的关系。结果表明,数值仿真结果与试验结果吻合较好,说明考虑自由表面效应的靶体响应力函数方法具有较高的可靠性。
局部激光辐照下薄板结构的屈曲承载力分析
李欣涛, 龙连春
2016, 30(2): 142-148. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.009
摘要:
薄壁结构广泛应用于实际工程中,局部材料性能的变化、局部热应力等因素均影响结构的屈曲承载力。为考察局部升温对薄壁结构屈曲承载力的影响,通过激光辐照实现薄壁结构的局部快速升温。采用温度-位移耦合法进行非线性热屈曲分析,获得了激光功率密度、辐照光斑半径和薄板厚度对薄板热屈曲的影响;在此基础上采用弧长法分析轴向受压薄板结构在局部激光辐照下的整体屈曲承载力。数值结果表明:薄板结构的整体屈曲承载力随激光辐照时间的增加及辐照光斑半径的增大呈线性下降趋势,随薄板厚度的增加近似呈指数增大。
正高电压对CH4/O2/N2稀燃火焰传播和燃烧特性的影响
孟祥文, 吴筱敏, 苗展丽, 何燕, 焦煜
2016, 30(2): 149-156. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.010
摘要:
在定容燃烧弹上,通过实验研究了正高电压对过量空气系数λ不同的CH4/O2/N2预混稀燃火焰的传播和燃烧特性的影响。结果表明:正高压电场可以显著促进稀燃火焰在电场方向上的传播,且促进效应随着电压幅度的增大而增强。当电压幅度为12 kV时,对于λ为1.6和1.8的CH4/O2/N2预混气体,其平均火焰传播速率为1.38和1.07 m/s,与未加电场时相比,分别增大了133.41%和369.97%;压力峰值分别比未加电场时增大了13.07%和100.81%,压力峰值到达时刻分别提前了35.94%和18.09%。由此可知,正高电压可明显改善CH4/O2/N2稀燃火焰的传播和燃烧特性。
微型爆炸箔设计参数对电爆特性的影响
贺佳, 庞树财, 罗斌强, 谭福利
2016, 30(2): 157-162. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.011
摘要:
通过实验,研究了充电电压、爆炸箔尺寸、绝缘膜覆盖情况等因素对微型爆炸箔电爆炸特性的影响。结果表明,当回路参数一定时,爆炸箔的爆炸时间主要由充电电压和爆炸箔的横截面积决定,充电电压越高或者爆炸箔的横截面积越小,爆炸时间越短;而爆炸箔长度以及绝缘膜覆盖情况对爆炸箔爆炸时间的影响较小。此外,实验还给出了微型铜箔横截面积为100~600 μm2时的电压起爆阈值,能够为以微型爆炸箔作为导通元件的平面介质开关的优化设计提供参考。
钢粒间干涉对冲击破岩效果的影响
赵健, 石超, 徐依吉, 邢雪阳, 王瑞英, 李建波
2016, 30(2): 163-169. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.012
摘要:
相对于常规高压射流破岩方式,在高压射流中加入钢粒,使其高速喷出冲击岩石的方法,能够显著提高射流的能量利用率。应用瞬态非线性动力学有限元模拟软件,对多钢粒冲击破岩的过程进行仿真,并设计室内实验进行验证。钢粒冲击破岩的过程如下:0~20 s,钢粒侵入深度迅速增加;20~80 s,钢粒侵入深度继续增加,但增加幅度减小;80 s后,钢粒侵入深度基本不变。另外,由于钢粒间干涉的影响,钢粒冲击破岩的体积与钢粒浓度并不是简单的正比关系。实验得出,当钢粒浓度为0.5%~3.0%时,随着钢粒浓度的增大,破岩体积明显增大;而当钢粒浓度大于3.0%后,钢粒浓度增加,破岩体积变化很小。
HPCD脱除紫甘蓝色素中烯丙基异硫氰酸酯工艺的优化
刘凤娇, 周兵, 张璐瑶, 胡国伟, 廖小军, 胡小松, 张燕
2016, 30(2): 170-176. doi: 10.11858/gywlxb.2016.02.013
摘要:
在紫甘蓝色素提取过程中,由于硫代葡萄糖苷酶解产物烯丙基异硫氰酸酯(AITC)的产生,导致紫甘蓝色素提取液有不良风味,从而限制了它在食品工业上的应用。因此研究新型的高压二氧化碳(HPCD)技术脱除AITC工艺,分别考察了5种水平的压强、温度、处理时间和卸压时间对HPCD脱除AITC效果的影响。通过单因素实验和正交实验确定了HPCD脱除AITC的最佳工艺组合为:温度50 ℃,处理时间60 min,卸压时间2 min。在最佳条件下经HPCD处理后,紫甘蓝色素的风味物质种类由17种减至7种,许多异味物质得到不同程度的脱除,其中异味核心物质AITC的质量分数由3.15%减少至1.06%,达到较好的异味脱除效果。