优先发表

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高压下物质的动态响应
鸟撞冲击下TC4钛合金平板的变形和破坏
贾林, 李从富, 邹学韬, 姚小虎
, doi: 10.11858/gywlxb.20200515
摘要:
为了分析航空用TC4钛合金板材在鸟撞冲击下的动态响应,通过3D-DIC动态变形场测试技术,研究了鸟撞冲击过程中TC4钛合金平板变形场,并基于显式有限元分析软件ABAQUS,建立了鸟撞数值计算模型。将考虑拉压不对称性的修正von Mises屈服准则引入TC4钛合金材料的Johnson-Cook动态本构模型和动态损伤模型中,采用光滑粒子流体动力学方法(SPH)建立了鸟体模型。数值计算和鸟撞实验的对比结果表明,计算应变与实验结果吻合很好,验证了TC4钛合金鸟撞冲击数值分析模型的合理性和可靠性。
负梯度泡沫金属中的局部密实化现象
刘冕, 王根伟, 宋辉, 王彬
, doi: 10.11858/gywlxb.20190866
摘要:
基于一维非线性的刚性-塑性硬化模型,研究了在恒速冲击作用下负梯度泡沫的冲击波控制方程和传播特性。采用LS-DYNA有限元软件对三维随机Voronoi技术生成的梯度泡沫金属模型进行数值模拟,验证了理论预测,并定义了冲击波模型下梯度泡沫材料的局部密实化应变与第二临界速度。通过对冲击速度、密度梯度、相对密度参数的影响研究发现:冲击波模型的理论解与有限元模型的数值解吻合较好,基于R-PH模型的冲击波理论能较好地预测负梯度泡沫金属的力学性能;局部密实化应变在不同冲击速度下存在3个增长阶段;密度梯度绝对值和相对密度越大,局部密实化应变越小,第二临界速度越大。最后讨论了负梯度泡沫中局部密实化现象对支撑端应力的影响。
应力波在散体颗粒中的传播规律
王秉相, 程普锋, 郑宇轩, 周风华
, doi: 10.11858/gywlxb.20200508
摘要:
脆性散体颗粒在受到冲击加载时,会对应力波传播产生显著的衰减作用。基于离散元颗粒流软件PFC3D建立了散体颗粒模型,通过不同加载速率下的数值模拟,研究应力波在散体颗粒中的传播规律和影响因素。结果表明:在冲击加载下,散体颗粒中传播的应力波峰值整体呈指数型衰减,随着传播距离的增大,应力波衰减程度逐渐减小,颗粒破碎程度也逐渐减小;应力波在散体颗粒中传播时会发生显著的波形弥散,并且应力波波长越短,传播过程中的衰减越大;应力波衰减的率相关性本质上是由散体颗粒的冲击破碎引起的,加载速度越大,颗粒破坏程度越大,应力波的衰减程度越大,而在颗粒不破碎的情况下,加载速度增大时,应力波的衰减程度变化不明显。
饱水细砂岩动态抗拉与抗压强度试验对比研究
王光勇, 余锐, 马东方, 侯远
, doi: 10.11858/gywlxb.20190857
摘要:
使用霍普金森压杆(SHPB)装置对天然状态和饱水状态下的细砂岩进行单轴动态压缩试验和动态劈裂试验,研究水和加载速率对细砂岩动态抗拉、抗压强度的影响及其差异性,并且结合数字图像相关(DIC)技术,分析细砂岩动态抗拉、抗压时的破坏机制。试验结果表明:两种状态下的细砂岩动态抗拉、抗压强度有明显的率效应,随着加载速率的增大而增大,且相同加载速率下,细砂岩在饱水状态下比天然状态下的动态抗压强度小,而抗拉强度比天然状态下的大;水的存在对细砂岩动态抗压强度和抗拉强度的应变率效应影响不大,但水能提高细砂岩动态抗压和抗拉强度增强因子,并且对细砂岩动态抗拉强度增强因子的提高更显著;在动态受压过程中饱水状态岩样表面的应变集中处较天然状态下明显更少,应变梯度更显著,在动态受拉过程中拉剪效果被削弱。
外界条件对中空结构物内爆冲击波的影响
孟令存, 闫明, 杜志鹏, 张磊
, doi: 10.11858/gywlxb.20190849
摘要:
在深水中工作的中空结构物承受巨大的静水压,突然被压溃时会发生内爆,产生冲击波,对周围结构造成损伤。针对内爆冲击波受静水压力、真空体积影响机理不清的问题,开展了光电倍增管水下内爆试验,验证了ABAQUS中CEL耦合计算方法满足光电倍增管内爆模拟精度的要求,并通过数值模拟分析了外界静水压、中空结构物的真空体积对内爆冲击波的影响规律。结果表明:随着静水压、真空体积的增加,冲击波压力峰值呈线性增加,且距离内爆中心越远,冲击波峰值增加越缓慢;冲击波脉宽随静水压力的增加基本保持不变,随真空半径的增加缓慢降低。
高压科学应用
双模成型装药战斗部药型罩结构的正交设计
王彦盛, 李伟兵, 黄炫宁, 王晓鸣
, doi: 10.11858/gywlxb.20200537
摘要:
针对双模战斗部小型化设计及其应用问题,利用LS-DYNA仿真软件,研究了双模战斗部药型罩结构参数(药型罩锥角、药型罩壁厚)对双模毁伤元成型性能的影响规律,揭示了各结构参数对双模毁伤元成型性能的控制规律:随着药型罩锥角和壁厚的增大,双模毁伤元的头部速度下降明显。结合正交设计方法,确定了药型罩壁厚是决定两毁伤元头部速度差的主要因素,锥角是决定各毁伤元头部速度的主要因素。得到了双模毁伤元成型性能均较佳的药型罩结构参数组合:药型罩锥角为80°,药型罩上端壁厚为5.0 mm,药型罩下端壁厚为4.0 mm,药型罩倒角弧度半径为10.0 mm。为验证模拟结果,进行了X射线成像试验,数值模拟结果与试验结果吻合较好。研究结果可为双模战斗部的进一步优化设计提供参考依据。
Dynamic Response of Materials
A Macroscopic Dynamic Constitutive Model for Ceramic Materials
TANG Ruitao, XU Liuyun, WEN Heming, WANG Zihao
, doi: 10.11858/gywlxb.20190863
摘要:
A macroscopic constitutive model is presented herein for ceramic materials subjected to dynamic loadings by closely following a previous study on concrete. The equation of state is described by a polynomial equation and the strength model takes into account various effects such as pressure hardening, Lode angle, strain rate, shear damage and tensile softening. In particular, the strength surface of ceramic materials is characterized by a new function which levels out at very high pressures and strain rate effect is taken into account by dynamic increase factor (DIF) which excludes inertial effect. The present model is verified against some available experimental data for ceramic materials in terms of pressure-volumetric response, quasi-static strength surface and strain rate effect. The model is further verified against the data for triaxial test by single element simulation approach and the test data for depth of penetration in AD99.5/RHA struck by tungsten alloy penetrators. Furthermore, comparisons are also made between numerical results of the present model and the JH-2 model. It is demonstrated that the present model can be employed to describe the mechanical behavior of ceramic materials under different loading conditions with reasonable confidence and is advantageous over the existing model.