2017年 31卷 第4期
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2017, 31(4): 353-357.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.001
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引证文献
2017, 31(4): 358-363.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.002
2017, 31(4): 364-372.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.003
2017, 31(4): 364-372.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.00.003
2017, 31(4): 373-381.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.004
摘要:
采用有限元软件ABAQUS，基于前人提出的失效准则，通过引入纤维损伤因子和基体损伤因子并编制用户材料子程序UMAT，建立了含孔复合材料层合板的三维渐进损伤破坏模型。利用该损伤破坏模型，研究了在轴向拉伸载荷作用下不同圆孔直径和铺层角度的复合材料层合板的纤维和基体的渐进损伤失效过程及规律。结果表明：不同铺层角度条件下，纤维和基体的损伤失效差别较大；圆孔直径和铺设角度对含孔复合材料层合板的失效破坏载荷的影响十分显著，而铺设顺序和开孔位置对失效破坏载荷的影响较小。建立的失效破坏模型能有效地分析层合板的渐进失效破坏过程，为层合板的工程应用和设计提供有益的参考。
采用有限元软件ABAQUS，基于前人提出的失效准则，通过引入纤维损伤因子和基体损伤因子并编制用户材料子程序UMAT，建立了含孔复合材料层合板的三维渐进损伤破坏模型。利用该损伤破坏模型，研究了在轴向拉伸载荷作用下不同圆孔直径和铺层角度的复合材料层合板的纤维和基体的渐进损伤失效过程及规律。结果表明：不同铺层角度条件下，纤维和基体的损伤失效差别较大；圆孔直径和铺设角度对含孔复合材料层合板的失效破坏载荷的影响十分显著，而铺设顺序和开孔位置对失效破坏载荷的影响较小。建立的失效破坏模型能有效地分析层合板的渐进失效破坏过程，为层合板的工程应用和设计提供有益的参考。
2017, 31(4): 382-388.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.005
摘要:
金属柱壳外爆的膨胀碎裂过程及机理十分复杂，与多个因素有关。对TA2钛合金柱壳在不同装药爆炸驱动下的膨胀碎裂开展实验研究，探讨载荷特性对金属柱壳变形、碎裂过程及碎片特征的影响。结果显示：在较高爆炸压力作用下，柱壳厚度方向的中间部位首先形成损伤带，碎裂破坏从该处起始向内、外表面扩展，且随着载荷脉宽的减小，试样厚度中部的损伤带却更趋严重，试样外表面产生层裂破坏现象；在较低爆压下，断裂裂纹从内壁起始，沿45°或135°方向剪切扩展，断裂机制与较高爆压下不同。分析认为，不同特性爆炸冲击波来回反射、相互作用会导致不同机制竞争，影响柱壳断裂起始、裂纹扩展过程及模式。
金属柱壳外爆的膨胀碎裂过程及机理十分复杂，与多个因素有关。对TA2钛合金柱壳在不同装药爆炸驱动下的膨胀碎裂开展实验研究，探讨载荷特性对金属柱壳变形、碎裂过程及碎片特征的影响。结果显示：在较高爆炸压力作用下，柱壳厚度方向的中间部位首先形成损伤带，碎裂破坏从该处起始向内、外表面扩展，且随着载荷脉宽的减小，试样厚度中部的损伤带却更趋严重，试样外表面产生层裂破坏现象；在较低爆压下，断裂裂纹从内壁起始，沿45°或135°方向剪切扩展，断裂机制与较高爆压下不同。分析认为，不同特性爆炸冲击波来回反射、相互作用会导致不同机制竞争，影响柱壳断裂起始、裂纹扩展过程及模式。
2017, 31(4): 389-395.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.006
2017, 31(4): 396-402.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.007
摘要:
基于第一性原理，运用ab initio超分子单、双(三)重激发耦合簇理论(CCSD(T))和aug-cc-pVQZ基矢，精确计算了fcc晶体固氩在最近邻原子间距R=0.20~0.39 nm时的两体、三体和四体结合能，零点振动能及物态方程。结果表明：固氩的多体势对结合能的贡献在高压区域是一正负交叉级数；零点振动能占多体相互总能的比例较小，但不可忽略；在高压区域，只考虑两体势时对固氩的压缩特性表现过硬，加入三体势后与实验结果在60 GPa内完全吻合，考虑到四体势后对整个实验区间0~114 GPa内做出令人满意的描述，且在压强达到114 GPa时与实验值相差约3 GPa，吻合程度达到97%。最后，通过与密度泛函理论的局域密度近似和广义梯度近似方法比较发现，泛函理论(DFT)只有在50~114 GPa范围内与实验值符合较好，不如本研究所采用方法适用的压强范围宽。
基于第一性原理，运用ab initio超分子单、双(三)重激发耦合簇理论(CCSD(T))和aug-cc-pVQZ基矢，精确计算了fcc晶体固氩在最近邻原子间距R=0.20~0.39 nm时的两体、三体和四体结合能，零点振动能及物态方程。结果表明：固氩的多体势对结合能的贡献在高压区域是一正负交叉级数；零点振动能占多体相互总能的比例较小，但不可忽略；在高压区域，只考虑两体势时对固氩的压缩特性表现过硬，加入三体势后与实验结果在60 GPa内完全吻合，考虑到四体势后对整个实验区间0~114 GPa内做出令人满意的描述，且在压强达到114 GPa时与实验值相差约3 GPa，吻合程度达到97%。最后，通过与密度泛函理论的局域密度近似和广义梯度近似方法比较发现，泛函理论(DFT)只有在50~114 GPa范围内与实验值符合较好，不如本研究所采用方法适用的压强范围宽。
2017, 31(4): 403-408.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.008
摘要:
为研究爆轰反应对多壁碳纳米管(MWCNTs)形貌与物相的影响，将按一定质量配比制备的MWCNTs混合炸药在密闭的反应釜内引爆，并利用透射电镜和X射线衍射仪对爆轰前、后MWCNTs的形貌与物相分别进行了表征。结果发现：MWCNTs的质量分数在30%~40%时，混合炸药能够顺利起爆，并可收集到大量的样品；爆轰反应后，MWCNTs的形貌与物相发生了巨大变化，由管状结构变成以碳片、碳棒、碳球为主的结构，并有明显的团聚现象；有少量MWCNTs依附于碳片等结构边缘；样品以不定型碳为主，其石墨化程度远低于初始MWCNTs，并随着MWCNTs质量比的增大，样品的石墨化程度增大。
为研究爆轰反应对多壁碳纳米管(MWCNTs)形貌与物相的影响，将按一定质量配比制备的MWCNTs混合炸药在密闭的反应釜内引爆，并利用透射电镜和X射线衍射仪对爆轰前、后MWCNTs的形貌与物相分别进行了表征。结果发现：MWCNTs的质量分数在30%~40%时，混合炸药能够顺利起爆，并可收集到大量的样品；爆轰反应后，MWCNTs的形貌与物相发生了巨大变化，由管状结构变成以碳片、碳棒、碳球为主的结构，并有明显的团聚现象；有少量MWCNTs依附于碳片等结构边缘；样品以不定型碳为主，其石墨化程度远低于初始MWCNTs，并随着MWCNTs质量比的增大，样品的石墨化程度增大。
2017, 31(4): 409-418.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.009
摘要:
The bend structure is one of the most basic building elements of a coal tunnel.A good understanding of its influence on the gas explosion is essential for estimating the tunnel's blast resistance and thus for optimizing the tunnel's design.In the present work, we studied the influence of the bend structure on shockwaves in the straight tunnel before and at the bend under premixed methane-air explosion using numerical simulations.The shockwave propagation in the straight tunnel before the bend was analyzed.For a one-bend tunnel, the closer to the bend, the more obvious the difference between the impulse at this location and that at the same location in a straight tunnel.For tunnels with different bend angles, the larger the bend angle, the greater the change in the impulse compared with that at the corresponding location in a straight tunnel.Based on the influence of the reflected shockwave on the original shockwave in the straight tunnel before the bend, the relation of the critical scaled distance with the bend angle was established.At the bend, as the bend angle increases, the impulse here increases, and its increase percentage compared with that at the corresponding location in a straight tunnel changes as well, whose relation was also proposed.
The bend structure is one of the most basic building elements of a coal tunnel.A good understanding of its influence on the gas explosion is essential for estimating the tunnel's blast resistance and thus for optimizing the tunnel's design.In the present work, we studied the influence of the bend structure on shockwaves in the straight tunnel before and at the bend under premixed methane-air explosion using numerical simulations.The shockwave propagation in the straight tunnel before the bend was analyzed.For a one-bend tunnel, the closer to the bend, the more obvious the difference between the impulse at this location and that at the same location in a straight tunnel.For tunnels with different bend angles, the larger the bend angle, the greater the change in the impulse compared with that at the corresponding location in a straight tunnel.Based on the influence of the reflected shockwave on the original shockwave in the straight tunnel before the bend, the relation of the critical scaled distance with the bend angle was established.At the bend, as the bend angle increases, the impulse here increases, and its increase percentage compared with that at the corresponding location in a straight tunnel changes as well, whose relation was also proposed.
2017, 31(4): 419-425.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.010
2017, 31(4): 426-432.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.00.011
2017, 31(4): 433-442.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.012
摘要:
为研究装药结构对固体火箭发动机烤燃特性的影响，以装填HTPE推进剂的固体火箭发动机为研究对象，建立了复合、单孔管形及星孔形3种装药结构的固体发动机烤燃模型。以1和2℃/min的升温速率对小尺寸HTPE推进剂烤燃试样进行烤燃实验，以实验结果为基础，修正了推进剂材料参数。利用Fluent软件对3种装药结构在不同升温速率(β)下的烤燃行为进行了数值模拟。结果表明：装药结构对固体火箭发动机的烤燃响应时间、点火点和快/慢速烤燃的划分都有影响; 星孔形装药会导致点火点出现跳跃性变化的临界升温速率效应，而单孔管形装药不存在此现象。在本研究条件下，包含星孔段的复合装药发动机的临界升温速率为0.2℃/min，星孔形装药发动机的临界升温速率为0.3和0.5℃/min，即当0.3℃/min≤β≤0.5℃/min时点火点发生跳跃变化。
为研究装药结构对固体火箭发动机烤燃特性的影响，以装填HTPE推进剂的固体火箭发动机为研究对象，建立了复合、单孔管形及星孔形3种装药结构的固体发动机烤燃模型。以1和2℃/min的升温速率对小尺寸HTPE推进剂烤燃试样进行烤燃实验，以实验结果为基础，修正了推进剂材料参数。利用Fluent软件对3种装药结构在不同升温速率(β)下的烤燃行为进行了数值模拟。结果表明：装药结构对固体火箭发动机的烤燃响应时间、点火点和快/慢速烤燃的划分都有影响; 星孔形装药会导致点火点出现跳跃性变化的临界升温速率效应，而单孔管形装药不存在此现象。在本研究条件下，包含星孔段的复合装药发动机的临界升温速率为0.2℃/min，星孔形装药发动机的临界升温速率为0.3和0.5℃/min，即当0.3℃/min≤β≤0.5℃/min时点火点发生跳跃变化。
2017, 31(4): 443-452.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.013
摘要:
针对水下爆炸一维强冲击波与平板结构的瞬态流固问题开展研究，综合考虑流体和结构材料的可压缩性，引入状态方程建立强冲击波在板表面反射后的波阵面参数关系，得到板表面的反射系数。然后依据动量守恒定律建立平板的运动方程，求解得到板表面的壁压及板的速度时程，形成了水下爆炸强冲击波与平板结构相互作用的理论分析方法。在此基础上给出了强冲击波与平板相互作用的冲量传递比近似估算公式。最后开展平板结构的近距及接触水下爆炸实验，并结合数值计算对理论方法进行验证。结果表明，建立的理论方法与实验及数值模拟结果吻合良好，为水下近距爆炸强冲击波与结构的相互作用分析提供了理论基础。
针对水下爆炸一维强冲击波与平板结构的瞬态流固问题开展研究，综合考虑流体和结构材料的可压缩性，引入状态方程建立强冲击波在板表面反射后的波阵面参数关系，得到板表面的反射系数。然后依据动量守恒定律建立平板的运动方程，求解得到板表面的壁压及板的速度时程，形成了水下爆炸强冲击波与平板结构相互作用的理论分析方法。在此基础上给出了强冲击波与平板相互作用的冲量传递比近似估算公式。最后开展平板结构的近距及接触水下爆炸实验，并结合数值计算对理论方法进行验证。结果表明，建立的理论方法与实验及数值模拟结果吻合良好，为水下近距爆炸强冲击波与结构的相互作用分析提供了理论基础。
2017, 31(4): 453-461.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.014
2017, 31(4): 462-468.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.015
摘要:
环型聚能装药结构参数与其侵彻靶板能力间的关系难以用精确的数学函数表达，因此利用灰色关联理论建立描述该关系的模型是有意义的。首先采用灰色关联度理论对正交试验数据进行初步处理分析，将多目标问题转化为单目标问题，得到各结构参数与侵彻靶板能力的灰色关联度；然后应用基于支持向量机回归、粒子群优化、遗传算法等参数寻优算法的支持向量机(SVM)网络回归模型对灰色关联度进行预测，从而实现对环型聚能装药侵彻靶板能力的计算。结果表明，使用基于遗传算法参数寻优的SVM网络回归模型拟合精度最高，该模型可以很好地描述正交试验中环型聚能装药结构参数与侵彻靶板能力间的关系。最后选用正交试验外的一组数据，应用LS-DYNA对该结构参数下的环型聚能装药侵彻靶板过程进行仿真，并将仿真试验数据与SVM网络回归模型的预测值作比较，验证了该模型的可靠性。
环型聚能装药结构参数与其侵彻靶板能力间的关系难以用精确的数学函数表达，因此利用灰色关联理论建立描述该关系的模型是有意义的。首先采用灰色关联度理论对正交试验数据进行初步处理分析，将多目标问题转化为单目标问题，得到各结构参数与侵彻靶板能力的灰色关联度；然后应用基于支持向量机回归、粒子群优化、遗传算法等参数寻优算法的支持向量机(SVM)网络回归模型对灰色关联度进行预测，从而实现对环型聚能装药侵彻靶板能力的计算。结果表明，使用基于遗传算法参数寻优的SVM网络回归模型拟合精度最高，该模型可以很好地描述正交试验中环型聚能装药结构参数与侵彻靶板能力间的关系。最后选用正交试验外的一组数据，应用LS-DYNA对该结构参数下的环型聚能装药侵彻靶板过程进行仿真，并将仿真试验数据与SVM网络回归模型的预测值作比较，验证了该模型的可靠性。
2017, 31(4): 469-477.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.016
2017, 31(4): 478-485.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.017
摘要:
采用二级轻气炮驱动飞片高速冲击样品管引发管中Ti-Si活性粉体的自蔓延反应，研究在冲击加载条件下，Ti-Si活性粉体中冲击波速度与燃烧反应速度的关系。在实验过程中，采用高速相机对自蔓延反应过程中燃烧波和冲击波的传播速度进行测量。实验结果表明：冲击波在活性粉体中的传播速度接近飞片运动的初始速度，并且随着传播距离的增加，冲击波速度明显减小，这一现象在冲击加载纯Si粉的过程中也得到验证；在冲击加载条件下，活性粉体中燃烧反应的燃烧波以每秒几厘米的速度传播，与冲击波在活性粉体中的传播速度相差巨大，未发现两者相互作用的过程，即未出现冲击波传播速度增加的现象。
采用二级轻气炮驱动飞片高速冲击样品管引发管中Ti-Si活性粉体的自蔓延反应，研究在冲击加载条件下，Ti-Si活性粉体中冲击波速度与燃烧反应速度的关系。在实验过程中，采用高速相机对自蔓延反应过程中燃烧波和冲击波的传播速度进行测量。实验结果表明：冲击波在活性粉体中的传播速度接近飞片运动的初始速度，并且随着传播距离的增加，冲击波速度明显减小，这一现象在冲击加载纯Si粉的过程中也得到验证；在冲击加载条件下，活性粉体中燃烧反应的燃烧波以每秒几厘米的速度传播，与冲击波在活性粉体中的传播速度相差巨大，未发现两者相互作用的过程，即未出现冲击波传播速度增加的现象。
2017, 31(4): 486-493.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.018
2017, 31(4): 494-504.
doi: 10.11858/gywlxb.2017.04.019
摘要:
为研究超高压处理对冷藏鲈鱼片品质及组织结构变化的影响，将新鲜鲈鱼片经不同超高压(200、250、300MPa，保压时间9min)处理后，置于4℃条件下贮藏。分别于0、4、8、11、13、15d进行样品的理化指标(pH值、硬度、持水力、硫代巴比妥酸(TBA)值、挥发性盐基氮(TVB-N)值)和微生物指标(菌落总数)测定，并结合低场核磁共振技术表征其水分迁移状态，辅以外观及微观结构观察，进行指标间的相关性分析，以综合评价超高压处理对冷藏鲈鱼片品质及组织结构变化的影响。结果显示：随着贮藏时间的延长，样品的pH值呈先降后升的变化趋势，压力大小与pH值变化正相关，与硬度值、持水力负相关；超高压处理能抑制样品的TBA值、TVB-N值及菌落总数的上升，压力越高，抑制效果越显著。低场核磁共振技术结合持水力数据显示：超高压处理后鱼肉水分迁移变化明显；随着压力的增大，鱼肉样品表面呈乳白色，蒸煮效果显著。观察样品肌肉组织的微观结构得出，经超高压处理后，鱼体肌肉组织变得模糊，肌纤维结构紧致无序，其中300MPa处理组样品呈明显凝胶状。超高压处理能抑制样品的脂肪氧化和微生物生长，但会对样品外观、色泽及持水力产生不利影响。进行指标间的相关性分析得到，TVB-N、TBA值和菌落总数能作为判断鲈鱼鲜度的重要指标。比较各组别间的结果差异性，以250MPa、9min超高压处理的综合评价效果相对较好，能使鲈鱼片的冷藏货架期至少延长4d。
为研究超高压处理对冷藏鲈鱼片品质及组织结构变化的影响，将新鲜鲈鱼片经不同超高压(200、250、300MPa，保压时间9min)处理后，置于4℃条件下贮藏。分别于0、4、8、11、13、15d进行样品的理化指标(pH值、硬度、持水力、硫代巴比妥酸(TBA)值、挥发性盐基氮(TVB-N)值)和微生物指标(菌落总数)测定，并结合低场核磁共振技术表征其水分迁移状态，辅以外观及微观结构观察，进行指标间的相关性分析，以综合评价超高压处理对冷藏鲈鱼片品质及组织结构变化的影响。结果显示：随着贮藏时间的延长，样品的pH值呈先降后升的变化趋势，压力大小与pH值变化正相关，与硬度值、持水力负相关；超高压处理能抑制样品的TBA值、TVB-N值及菌落总数的上升，压力越高，抑制效果越显著。低场核磁共振技术结合持水力数据显示：超高压处理后鱼肉水分迁移变化明显；随着压力的增大，鱼肉样品表面呈乳白色，蒸煮效果显著。观察样品肌肉组织的微观结构得出，经超高压处理后，鱼体肌肉组织变得模糊，肌纤维结构紧致无序，其中300MPa处理组样品呈明显凝胶状。超高压处理能抑制样品的脂肪氧化和微生物生长，但会对样品外观、色泽及持水力产生不利影响。进行指标间的相关性分析得到，TVB-N、TBA值和菌落总数能作为判断鲈鱼鲜度的重要指标。比较各组别间的结果差异性，以250MPa、9min超高压处理的综合评价效果相对较好，能使鲈鱼片的冷藏货架期至少延长4d。
