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doi: 10.11858/gywlxb.20251026
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水镁石（brucite）是俯冲带水饱和橄榄岩的重要组成矿物之一，其体积分数可高达15%。研究水镁石在高压下的弹性波速，对于理解俯冲带含水橄榄岩的物质组成、速度结构以及水在深部的循环具有重要意义。以Mg(OH)2试剂为初始材料，在4 GPa、523 K的条件下热压2 h，合成了致密的多晶水镁石。在高达14 GPa的压力下，采用超声干涉法测量了水镁石的弹性波速和模量。研究发现，水镁石的弹性波速和模量随压力的增加而增大。结合地震学层析成像结果和矿物组合模型，利用Voigt-Reuss-Hill（VRH）模型，约束了日本东北俯冲带低速异常区的水含量。结果表明：俯冲板片上方地幔楔在20～40 km深度处的低速异常区水的质量分数为3.0%～10.0%，俯冲板片内部60～80 km深度处的低速异常区水的质量分数为1.0%～3.0%。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251092
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分子流体/窗口“冲击冷却”的物理机制是困扰冲击波物理学界多年的科学问题。对冲击界面冷却效应的物理解释有3种不同观点：分子流体/窗口之间热平衡，熔融态光学窗口的消光效应，分子流体的冲击响应特性。为此，对比研究了化学活性流体CHBr3及惰性液态氩（LAr）与LiF光学窗口界面的冲击辐射行为和辐射温度变化特征。在相同的冲击压强下，2种介质的界面辐射特性呈现出不同的演变特征，表明界面冷却效应与流体介质及其化学活性密切相关，该观测结果强烈支持界面冷却效应由流体自身冲击响应所致，不支持热传导机制和窗口熔化消光机制。
分子流体/窗口“冲击冷却”的物理机制是困扰冲击波物理学界多年的科学问题。对冲击界面冷却效应的物理解释有3种不同观点：分子流体/窗口之间热平衡，熔融态光学窗口的消光效应，分子流体的冲击响应特性。为此，对比研究了化学活性流体CHBr3及惰性液态氩（LAr）与LiF光学窗口界面的冲击辐射行为和辐射温度变化特征。在相同的冲击压强下，2种介质的界面辐射特性呈现出不同的演变特征，表明界面冷却效应与流体介质及其化学活性密切相关，该观测结果强烈支持界面冷却效应由流体自身冲击响应所致，不支持热传导机制和窗口熔化消光机制。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251025
摘要:
爆破开挖是提升运河航道扩挖效率的重要施工方法，但其引起的爆破振动效应可能对既有水道的桥梁下部结构产生不利影响。为阐明桥梁下部结构在爆破开挖振动作用下的动力响应特性，依托平陆运河航道扩挖爆破工程，结合经现场测试验证的有限元模拟方法，分析了爆破影响下邻近桥梁下部结构的应力和振速分布特征，基于最大拉应力准则，提出了桥梁下部结构的安全振速阈值。结果表明：在运河爆破开挖振动作用下，桥梁桩基与承台交接处产生最大拉应力；下部结构振动较大的部位主要位于桩基；以承台为监测点的桥梁下部结构的安全允许振速为3.2 cm/s。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251028
摘要:
NaI在高压下展现出与NaCl等其他碱金属卤化物截然不同的相变行为。X射线衍射实验结果表明，NaI在压力作用下由B1相转变为B33相。然而，由于实验中缺乏传压介质，并且NaI具有高吸水性，因此，实验获得的相变压力可能存在误差。鉴于此，采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，预测了NaI在20 GPa压力下由B1相到B33相的结构相变。理论计算验证了之前的实验结果，但计算得到的相变压力略低于实验值。此外，详细阐释了NaI各项物理性质随压力的演变，发现高压下NaI的带隙减小，脆性和紫外区的光反射性能增强。研究结果为探索极端条件下碱金属卤化物的潜在应用奠定了理论基础。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251086
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摘要:
在露天爆破中，最小抵抗线决定了爆破能量释放的主导方向和岩石运动速度的最大方向，是控制爆破作用范围、破碎效果及抛掷路径的核心因素。基于DEM-PBM（discrete element method-population balance model）耦合的爆破漏斗数值模拟方法，通过多尺度建模与试验数据协同分析，结合现场爆破漏斗试验，对不同最小抵抗线下爆破漏斗破岩规律进行了研究，以优化爆破参数，提高爆破效率和安全性。数值模拟结果表明：当抵抗线长度为1.05 m时，20 ms时的爆破扩腔面积比5 ms时增长70.33%；当抵抗线长度为1.85 m时，爆破扩腔面积增长11.42%。对比不同抵抗线下破碎块度的抛掷作用效果发现，当抵抗线长度为1.05 m时，抛掷效果最佳。现场爆破漏斗试验结果显示：当抵抗线长度增大时，爆破漏斗体积变小；当抵抗线长度为1.05 m时，爆破漏斗体积最大，与数值模拟爆破扩腔规律相似。通过分析现场爆破块度尺寸分形规律，结果表明，当抵抗线长度为1.05 m、炮孔深度为1.2 m时，抛掷岩石块体较多，块度分布适中，破碎块体抛掷作用效果最佳。研究结果为现场钻爆参数优化提供了一定参考。
在露天爆破中，最小抵抗线决定了爆破能量释放的主导方向和岩石运动速度的最大方向，是控制爆破作用范围、破碎效果及抛掷路径的核心因素。基于DEM-PBM（discrete element method-population balance model）耦合的爆破漏斗数值模拟方法，通过多尺度建模与试验数据协同分析，结合现场爆破漏斗试验，对不同最小抵抗线下爆破漏斗破岩规律进行了研究，以优化爆破参数，提高爆破效率和安全性。数值模拟结果表明：当抵抗线长度为1.05 m时，20 ms时的爆破扩腔面积比5 ms时增长70.33%；当抵抗线长度为1.85 m时，爆破扩腔面积增长11.42%。对比不同抵抗线下破碎块度的抛掷作用效果发现，当抵抗线长度为1.05 m时，抛掷效果最佳。现场爆破漏斗试验结果显示：当抵抗线长度增大时，爆破漏斗体积变小；当抵抗线长度为1.05 m时，爆破漏斗体积最大，与数值模拟爆破扩腔规律相似。通过分析现场爆破块度尺寸分形规律，结果表明，当抵抗线长度为1.05 m、炮孔深度为1.2 m时，抛掷岩石块体较多，块度分布适中，破碎块体抛掷作用效果最佳。研究结果为现场钻爆参数优化提供了一定参考。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251100
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摘要:
鉴于α-FePO4与α-石英的拓扑同构性，本研究采用金刚石压腔结合拉曼光谱技术，从分子尺度上原位厘定了α-FePO4在常温高压下的相变行为。在0.2-27.3 GPa压力范围内，本研究揭示了其三阶段结构演化特征：(1)在2.8-3.6 GPa区间，α-FePO4开始发生相变并于4.6 GPa时完全转变为FePO4-II。(2)在宽泛的4.6-27.3 GPa区间，FePO4-II的结构稳定/亚稳定性依赖于柔性[FeO6]八面体与刚性[PO4]四面体的协同形变。在该压力区间结构无序度增加和振动频率漂移速率减缓，表明结构进入非线性压缩阶段。值得注意的是，在9.8-11.1 GPa临界窗口，P-O键平均键长和部分振动峰半高宽出现不连续变化，暗示[FeO6]-[PO4]网络中存在压力诱导的非均匀应变，推测FePO4-II开始进入亚稳定域。(3)直到卸压至4.6 GPa，FePO4-II的部分结构才恢复有序性，并在常压下保持亚稳态，表现出独特的结构记忆功能。本研究系统限定了α-FePO4的相变压力边界，阐明正磷酸盐高压结构稳定性的内在调控机制，并预测其未来结构演化趋势，为解析类石英矿物的高压动态响应提供了重要参考。
鉴于α-FePO4与α-石英的拓扑同构性，本研究采用金刚石压腔结合拉曼光谱技术，从分子尺度上原位厘定了α-FePO4在常温高压下的相变行为。在0.2-27.3 GPa压力范围内，本研究揭示了其三阶段结构演化特征：(1)在2.8-3.6 GPa区间，α-FePO4开始发生相变并于4.6 GPa时完全转变为FePO4-II。(2)在宽泛的4.6-27.3 GPa区间，FePO4-II的结构稳定/亚稳定性依赖于柔性[FeO6]八面体与刚性[PO4]四面体的协同形变。在该压力区间结构无序度增加和振动频率漂移速率减缓，表明结构进入非线性压缩阶段。值得注意的是，在9.8-11.1 GPa临界窗口，P-O键平均键长和部分振动峰半高宽出现不连续变化，暗示[FeO6]-[PO4]网络中存在压力诱导的非均匀应变，推测FePO4-II开始进入亚稳定域。(3)直到卸压至4.6 GPa，FePO4-II的部分结构才恢复有序性，并在常压下保持亚稳态，表现出独特的结构记忆功能。本研究系统限定了α-FePO4的相变压力边界，阐明正磷酸盐高压结构稳定性的内在调控机制，并预测其未来结构演化趋势，为解析类石英矿物的高压动态响应提供了重要参考。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251102
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摘要:
为提高聚能战斗部对含水复合结构的侵彻能力，设计了一种截锥-球缺组合罩，并通过数值仿真探究其在水介质中的射流成型运动规律和对含水复合结构的毁伤性能。研究发现：在侵彻含水复合结构的过程中，截锥-球缺组合罩相比于亚半球-球缺组合罩和U形-球缺组合罩，形成的射流长度更大，射流头部速度更高；在水介质中形成的空腔通道、水介质径向扩展速度均最小；击穿后效靶板后的射流剩余动能以及射流剩余速度最大。利用仿真技术探究截锥-球缺组合罩中截锥罩的锥角、高度、侧壁壁厚、顶壁壁厚等结构参数对射流形态及侵彻性能的影响，并对其进行正交优化试验设计，结果表明：这些结构参数对射流侵彻性能影响由大到小依次为截锥罩的锥角、高度、侧壁壁厚、顶壁壁厚；当锥角为26°、高度为22 mm、侧壁壁厚为4.0 mm、顶壁壁厚为3.2 mm时，截锥-球缺组合罩的侵彻性能较优，穿透后效靶板时的射流剩余动能为136.2 kJ。该研究对聚能型鱼雷战斗部的设计以及提高鱼雷战斗部毁伤威力具有一定的参考价值。
为提高聚能战斗部对含水复合结构的侵彻能力，设计了一种截锥-球缺组合罩，并通过数值仿真探究其在水介质中的射流成型运动规律和对含水复合结构的毁伤性能。研究发现：在侵彻含水复合结构的过程中，截锥-球缺组合罩相比于亚半球-球缺组合罩和U形-球缺组合罩，形成的射流长度更大，射流头部速度更高；在水介质中形成的空腔通道、水介质径向扩展速度均最小；击穿后效靶板后的射流剩余动能以及射流剩余速度最大。利用仿真技术探究截锥-球缺组合罩中截锥罩的锥角、高度、侧壁壁厚、顶壁壁厚等结构参数对射流形态及侵彻性能的影响，并对其进行正交优化试验设计，结果表明：这些结构参数对射流侵彻性能影响由大到小依次为截锥罩的锥角、高度、侧壁壁厚、顶壁壁厚；当锥角为26°、高度为22 mm、侧壁壁厚为4.0 mm、顶壁壁厚为3.2 mm时，截锥-球缺组合罩的侵彻性能较优，穿透后效靶板时的射流剩余动能为136.2 kJ。该研究对聚能型鱼雷战斗部的设计以及提高鱼雷战斗部毁伤威力具有一定的参考价值。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251093
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为探究双孔爆破介质的损伤破坏特征，采用理论分析和模型试验研究介质损伤破坏特征。基于双孔爆破模型的弹性力学平面应变问题解析，建立了双孔爆破动态应力场演化的理论模型。通过模型试验研究了不同炮孔间距下双孔爆破的损伤特征，通过分区和分形维数，定量表征了炮孔周围不同区域的损伤特征。结果表明：随着炮孔间距的增大，应力波叠加作用降低，压碎区半径增大，裂纹数先减小后增大，主裂纹的平均长度逐渐增大；炮孔连线方向的损伤逐渐减小，垂直于炮孔连线方向的损伤逐渐增大；小孔距有利于裂纹孔间贯穿和沿炮孔连线方向扩展；试件左部和右部区域的损伤变量逐渐增加，中部区域的损伤变量在炮孔间距为50mm时出现最小值；Ⅰ区和Ⅱ区的损伤变量先减小后增大，Ⅲ区的损伤变量逐渐减小；在极坐标系下，Ⅰ区损伤均匀分布，Ⅱ区损伤由椭圆形分布逐渐向圆形转变。根据损伤区域分形维数和损伤变量的关系，构建了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料双孔爆破分形损伤模型。
为探究双孔爆破介质的损伤破坏特征，采用理论分析和模型试验研究介质损伤破坏特征。基于双孔爆破模型的弹性力学平面应变问题解析，建立了双孔爆破动态应力场演化的理论模型。通过模型试验研究了不同炮孔间距下双孔爆破的损伤特征，通过分区和分形维数，定量表征了炮孔周围不同区域的损伤特征。结果表明：随着炮孔间距的增大，应力波叠加作用降低，压碎区半径增大，裂纹数先减小后增大，主裂纹的平均长度逐渐增大；炮孔连线方向的损伤逐渐减小，垂直于炮孔连线方向的损伤逐渐增大；小孔距有利于裂纹孔间贯穿和沿炮孔连线方向扩展；试件左部和右部区域的损伤变量逐渐增加，中部区域的损伤变量在炮孔间距为50mm时出现最小值；Ⅰ区和Ⅱ区的损伤变量先减小后增大，Ⅲ区的损伤变量逐渐减小；在极坐标系下，Ⅰ区损伤均匀分布，Ⅱ区损伤由椭圆形分布逐渐向圆形转变。根据损伤区域分形维数和损伤变量的关系，构建了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料双孔爆破分形损伤模型。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251096
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摘要:
揭示铟在ZnS矿物中的扩散机制，有助于阐明其在典型赋铟矿物中迁移、富集或贫化的动力学过程，为高品质铟矿床勘查提供理论依据。为此，通过对闪锌矿和纤锌矿的研究，确定了铟的稳定赋存位点及扩散路径，基于第一性原理计算，结合CI-NEB方法，系统计算了铟在两类ZnS矿物中的输运性质。结果表明，晶体结构各向异性显著调控铟的扩散特性，其中，纤锌矿表现出更强的扩散方向依赖性以及高于闪锌矿的铟滞留能力。在0~10 GPa压力范围内，铟在纤锌矿中的扩散各向异性程度（较闪锌矿高2~3个数量级）更为显著，且扩散速率始终低于闪锌矿。此外，封闭温度的计算结果表明，闪锌矿[111]方向（较[110]高约65 K）与纤锌矿[001]方向（较[100]高约100 K）具有更高的封闭阈值，且纤锌矿整体封闭温度高于闪锌矿。这些计算结果显示，相较于闪锌矿，纤锌矿滞留铟的能力更强，其可能是一种潜在的铟的关键寄主矿物，这对于理解铟地球化学循环以及矿产勘查与成矿研究具有一定的指示意义。
揭示铟在ZnS矿物中的扩散机制，有助于阐明其在典型赋铟矿物中迁移、富集或贫化的动力学过程，为高品质铟矿床勘查提供理论依据。为此，通过对闪锌矿和纤锌矿的研究，确定了铟的稳定赋存位点及扩散路径，基于第一性原理计算，结合CI-NEB方法，系统计算了铟在两类ZnS矿物中的输运性质。结果表明，晶体结构各向异性显著调控铟的扩散特性，其中，纤锌矿表现出更强的扩散方向依赖性以及高于闪锌矿的铟滞留能力。在0~10 GPa压力范围内，铟在纤锌矿中的扩散各向异性程度（较闪锌矿高2~3个数量级）更为显著，且扩散速率始终低于闪锌矿。此外，封闭温度的计算结果表明，闪锌矿[111]方向（较[110]高约65 K）与纤锌矿[001]方向（较[100]高约100 K）具有更高的封闭阈值，且纤锌矿整体封闭温度高于闪锌矿。这些计算结果显示，相较于闪锌矿，纤锌矿滞留铟的能力更强，其可能是一种潜在的铟的关键寄主矿物，这对于理解铟地球化学循环以及矿产勘查与成矿研究具有一定的指示意义。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251104
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摘要:
为探究隔板在小口径聚能装药中的作用，开展隔板参数与中心通孔药型罩匹配对爆轰产物泄露以及射流侵彻性能的影响规律研究。基于爆轰波正规斜反射理论，推导了药型罩表面不同位置处爆轰波初始入射角和所受压力与隔板参数之间的定量关系式。采用LS-DYNA软件，系统分析了隔板直径、高度对射流成型和侵彻性能的影响规律。结果表明：在通孔药型罩中添加隔板能有效提高药型罩上的压垮压力，抑制爆轰产物泄漏，提高能量利用效率和射流侵彻性能；射流侵彻能力随隔板直径增大呈现先增后减的变化趋势；隔板高度对射流性能的影响呈多极值响应；当隔板直径为6 mm且隔板高度为4 mm时，对45钢靶的侵彻深度达到较大值，为158.17 mm，较无隔板结构，提升了17.21%。研究结果可为小口径聚能战斗部设计提供参考。
为探究隔板在小口径聚能装药中的作用，开展隔板参数与中心通孔药型罩匹配对爆轰产物泄露以及射流侵彻性能的影响规律研究。基于爆轰波正规斜反射理论，推导了药型罩表面不同位置处爆轰波初始入射角和所受压力与隔板参数之间的定量关系式。采用LS-DYNA软件，系统分析了隔板直径、高度对射流成型和侵彻性能的影响规律。结果表明：在通孔药型罩中添加隔板能有效提高药型罩上的压垮压力，抑制爆轰产物泄漏，提高能量利用效率和射流侵彻性能；射流侵彻能力随隔板直径增大呈现先增后减的变化趋势；隔板高度对射流性能的影响呈多极值响应；当隔板直径为6 mm且隔板高度为4 mm时，对45钢靶的侵彻深度达到较大值，为158.17 mm，较无隔板结构，提升了17.21%。研究结果可为小口径聚能战斗部设计提供参考。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251084
PDF(6)
摘要:
采用密度泛函理论（DFT）框架下的第一性原理计算方法，结合 CALYPSO 晶体结构预测软件与 VASP 计算程序，系统探究了惰性元素氦（He）与碱土金属在高压条件下的结构稳定性。研究发现，在碱土金属中，锶（Sr）与 He 形成的化合物具有相对较低的能量值。为此，聚焦400 GPa下Sr2He的晶体结构预测。电子定域函数（ELF）和态密度（DOS）分析表明，Sr与He原子之间不存在形成共价键的趋势。此外，Bader电荷分析显示，Sr与He原子间存在离子键作用，电荷从He转移至Sr，从而为阐明Sr2He的成键机制提供了关键见解。研究结果揭示了Sr2He的晶体结构、成键性质及电子特性，为理解此类亚稳材料的稳定性和物理性质提供了理论支撑，并为其实验合成提供了重要指导。
采用密度泛函理论（DFT）框架下的第一性原理计算方法，结合 CALYPSO 晶体结构预测软件与 VASP 计算程序，系统探究了惰性元素氦（He）与碱土金属在高压条件下的结构稳定性。研究发现，在碱土金属中，锶（Sr）与 He 形成的化合物具有相对较低的能量值。为此，聚焦400 GPa下Sr2He的晶体结构预测。电子定域函数（ELF）和态密度（DOS）分析表明，Sr与He原子之间不存在形成共价键的趋势。此外，Bader电荷分析显示，Sr与He原子间存在离子键作用，电荷从He转移至Sr，从而为阐明Sr2He的成键机制提供了关键见解。研究结果揭示了Sr2He的晶体结构、成键性质及电子特性，为理解此类亚稳材料的稳定性和物理性质提供了理论支撑，并为其实验合成提供了重要指导。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251101
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摘要:
针对电子雷管发火电容受冲击后出现掉电，可能导致其因发火能量不足而无法可靠起爆这一工程实际问题，通过高速纹影测试系统，研究了不同发火电压下金属桥膜型及桥丝型引火药头的发火时间，明确输入引火药头的初始能量对其热分解阶段、火焰增长期、火焰持续期时间的影响，得到了2种引火药头发火总时间与发火电压、发火能量的关系。结果表明：13~21 V区间内，引火药头的发火总时间随电压的变化率呈现先减小后增大的趋势；随着发火电压增大，金属桥膜型引火药头的热分解、火焰增长期、火焰持续期的时间降幅分别达66.2%、76.6%、15.0%，桥丝型引火药头的3个阶段的时间降幅分别达28.0%、39.2%、30.0%，且金属桥膜型引火药头各阶段发火时间较桥丝型短。当发火电容剩余能量处于1.9~4.9 mJ时，金属桥膜型和桥丝型引火药头的发火一致性及发火精度受到影响；当剩余能量小于1.9 mJ时，金属桥膜型引火药头因发火能量不足导致瞎火。研究结果将为电子雷管发火裕度设计提供依据，从而降低小孔距爆破中电子雷管的拒爆率。
针对电子雷管发火电容受冲击后出现掉电，可能导致其因发火能量不足而无法可靠起爆这一工程实际问题，通过高速纹影测试系统，研究了不同发火电压下金属桥膜型及桥丝型引火药头的发火时间，明确输入引火药头的初始能量对其热分解阶段、火焰增长期、火焰持续期时间的影响，得到了2种引火药头发火总时间与发火电压、发火能量的关系。结果表明：13~21 V区间内，引火药头的发火总时间随电压的变化率呈现先减小后增大的趋势；随着发火电压增大，金属桥膜型引火药头的热分解、火焰增长期、火焰持续期的时间降幅分别达66.2%、76.6%、15.0%，桥丝型引火药头的3个阶段的时间降幅分别达28.0%、39.2%、30.0%，且金属桥膜型引火药头各阶段发火时间较桥丝型短。当发火电容剩余能量处于1.9~4.9 mJ时，金属桥膜型和桥丝型引火药头的发火一致性及发火精度受到影响；当剩余能量小于1.9 mJ时，金属桥膜型引火药头因发火能量不足导致瞎火。研究结果将为电子雷管发火裕度设计提供依据，从而降低小孔距爆破中电子雷管的拒爆率。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251087
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摘要:
遮弹层作为现代军事防御体系的关键组成部分，为后方重要目标提供防护。块石作为遮弹层的常见堆筑材料，其遮弹机理及性能优化研究具有重要意义。因此，本文采用离散元球体单元和黏结破碎模型，模拟了块石在弹体冲击荷载下的破碎现象，并对刚性弹正侵彻密实堆积的块石结构过程进行了数值模拟，探讨了块石粒径、形状及空间排布特性对其抗侵彻性能的影响，揭示了块石结构体的遮弹效应机理。结果表明：块石在侵彻过程中通过碰撞与滑移耗散了90%以上的弹体动能；块石破碎数量与块石粒径呈负相关、与块石长短轴比呈正相关；采用单粒径块石多层位错排布时，弹体侵彻深度主要取决于侵彻阻力峰值的大小，粒径为120mm的圆形块石工况侵彻阻力最大且侵彻深度最低；采用块石粒径沿迎弹面方向梯度递减的分层排布时，不能有效提高结构体的遮弹效果。研究结果可为遮弹层的优化设计提供参考。
遮弹层作为现代军事防御体系的关键组成部分，为后方重要目标提供防护。块石作为遮弹层的常见堆筑材料，其遮弹机理及性能优化研究具有重要意义。因此，本文采用离散元球体单元和黏结破碎模型，模拟了块石在弹体冲击荷载下的破碎现象，并对刚性弹正侵彻密实堆积的块石结构过程进行了数值模拟，探讨了块石粒径、形状及空间排布特性对其抗侵彻性能的影响，揭示了块石结构体的遮弹效应机理。结果表明：块石在侵彻过程中通过碰撞与滑移耗散了90%以上的弹体动能；块石破碎数量与块石粒径呈负相关、与块石长短轴比呈正相关；采用单粒径块石多层位错排布时，弹体侵彻深度主要取决于侵彻阻力峰值的大小，粒径为120mm的圆形块石工况侵彻阻力最大且侵彻深度最低；采用块石粒径沿迎弹面方向梯度递减的分层排布时，不能有效提高结构体的遮弹效果。研究结果可为遮弹层的优化设计提供参考。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251094
PDF(3)
摘要:
为研究冲击荷载作用下早龄期混凝土-泥岩组合体的动态力学特性，采用分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar，SHPB）装置，结合高速摄影机，对养护龄期为1、3、7 d的组合体试件进行冲击试验，同时基于数字图像相关（digital image correlation，DIC）技术分析试件的位移场和应变场的演化规律，系统揭示了组合体的动态损伤破坏特征。试验结果表明：随着应变率增大，不同龄期组合体试件整体呈现显著的应变率相关性，其动态强度增长规律符合对数函数模型；耗能密度随入射能线性增长；1、3、7 d龄期组合体表面的最大位移分别为1.56、1.34、1.19 mm，最大应变分别为1.8%、1.6%、1.3%。研究结果揭示了早龄期混凝土-泥岩组合体在冲击荷载作用下的动态力学性能及损伤破坏机制，为隧道爆破施工中围岩-初期支护结构的损伤防控提供了理论依据。
为研究冲击荷载作用下早龄期混凝土-泥岩组合体的动态力学特性，采用分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar，SHPB）装置，结合高速摄影机，对养护龄期为1、3、7 d的组合体试件进行冲击试验，同时基于数字图像相关（digital image correlation，DIC）技术分析试件的位移场和应变场的演化规律，系统揭示了组合体的动态损伤破坏特征。试验结果表明：随着应变率增大，不同龄期组合体试件整体呈现显著的应变率相关性，其动态强度增长规律符合对数函数模型；耗能密度随入射能线性增长；1、3、7 d龄期组合体表面的最大位移分别为1.56、1.34、1.19 mm，最大应变分别为1.8%、1.6%、1.3%。研究结果揭示了早龄期混凝土-泥岩组合体在冲击荷载作用下的动态力学性能及损伤破坏机制，为隧道爆破施工中围岩-初期支护结构的损伤防控提供了理论依据。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251091
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为研究高温-冲击双循环累积损伤对花岗岩动态力学特性的影响，以高径比为0.8的花岗岩试样为研究对象，测得100、300和500 ℃高温下分别循环2次、4次和6次前后的纵波波速，利用分离式霍普金森压杆试验装置进行冲击气压为0.25、0.30和0.35 MPa的等幅循环冲击试验，研究温度、高温循环次数、冲击气压和冲击次数对花岗岩试样动力学特征的影响，同时基于Lemaitre连续损伤本构模型和应变等价原理定义循环高温和循环冲击累积损伤因子，分析高温-冲击双循环临界累积损伤因子。结果表明：随着初始高温累积损伤和冲击气压的增加，花岗岩试样第一次冲击的裂纹形态由单一裂纹向复杂裂纹演化，贯通度增加，峰值应力依次减小，峰值应变依次增大；花岗岩试样循环冲击中第一次冲击和最后一次冲击的峰值应力与峰值应变变化显著；对循环高温处理后花岗岩试样的循环动态冲击累积损伤的影响由大到小依次为冲击气压、温度、高温循环次数，得出临界高温-冲击累积损伤因子在0.625~0.676之间，可为深部资源地下开采安全评估提供理论支撑。
为研究高温-冲击双循环累积损伤对花岗岩动态力学特性的影响，以高径比为0.8的花岗岩试样为研究对象，测得100、300和500 ℃高温下分别循环2次、4次和6次前后的纵波波速，利用分离式霍普金森压杆试验装置进行冲击气压为0.25、0.30和0.35 MPa的等幅循环冲击试验，研究温度、高温循环次数、冲击气压和冲击次数对花岗岩试样动力学特征的影响，同时基于Lemaitre连续损伤本构模型和应变等价原理定义循环高温和循环冲击累积损伤因子，分析高温-冲击双循环临界累积损伤因子。结果表明：随着初始高温累积损伤和冲击气压的增加，花岗岩试样第一次冲击的裂纹形态由单一裂纹向复杂裂纹演化，贯通度增加，峰值应力依次减小，峰值应变依次增大；花岗岩试样循环冲击中第一次冲击和最后一次冲击的峰值应力与峰值应变变化显著；对循环高温处理后花岗岩试样的循环动态冲击累积损伤的影响由大到小依次为冲击气压、温度、高温循环次数，得出临界高温-冲击累积损伤因子在0.625~0.676之间，可为深部资源地下开采安全评估提供理论支撑。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251083
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摘要:
为探讨海底光电复合电缆（submarine optical-electrical composite cable，SOCC）在不同工况下的抗冲击力学性能，首先，对SOCC开展了落锤式冲击实验，揭示了不同变量下其外铠装的结构变形特征，记录其冲击演化过程和最大凹陷变形程度；其次，对SOCC展开有限元模拟，并与试验结果进行对比分析；最后，探讨了SOCC在不同参数影响下的变形特征。结果表明，内外铠装均发生了凹陷变形，而铜铠装、铜导体以及光缆铠装则主要表现为弯曲变形，同时耦合局部凹陷变形。随着冲击能量的增大，金属构件达到最大变形所需时间缩短，回弹加快；冲击角度对内外铠装凹陷变形的影响不明显，对内部其他构件产生了显著破坏，其中上方构件的变形破坏最为严重。研究结果有利于对SOCC的动力学性能评估，并为工程中SOCC保护措施设计提供参考。
为探讨海底光电复合电缆（submarine optical-electrical composite cable，SOCC）在不同工况下的抗冲击力学性能，首先，对SOCC开展了落锤式冲击实验，揭示了不同变量下其外铠装的结构变形特征，记录其冲击演化过程和最大凹陷变形程度；其次，对SOCC展开有限元模拟，并与试验结果进行对比分析；最后，探讨了SOCC在不同参数影响下的变形特征。结果表明，内外铠装均发生了凹陷变形，而铜铠装、铜导体以及光缆铠装则主要表现为弯曲变形，同时耦合局部凹陷变形。随着冲击能量的增大，金属构件达到最大变形所需时间缩短，回弹加快；冲击角度对内外铠装凹陷变形的影响不明显，对内部其他构件产生了显著破坏，其中上方构件的变形破坏最为严重。研究结果有利于对SOCC的动力学性能评估，并为工程中SOCC保护措施设计提供参考。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251078
PDF(11)
摘要:
随着装药战斗部对材料性能要求的不断提升，阐明纳米粉末在冲击载荷下的微观组织演变过程成为优化毁伤元材料的关键问题。采用分子动力学方法，对比研究了典型Al基纳米粉末Al-Fe-Ni和Al-Fe的冲击波传播特性、相变行为及位错演变规律，揭示了冲击速度与Ni元素引入对Al基纳米颗粒微观组织演变的作用机制，结果表明，冲击速度增加会显著增强材料热力响应特征和促进原子相变，当速度为0.6km/s，Fe和Ni颗粒未显著变形，当速度升至1.5km/s，压力超过35GPa，温度超过6000K，Al颗粒熔化，Fe和Ni颗粒深度融合，热力耦合作用导致大量OTHER结构生成。此外，冲击速度不会影响位错空间分布，但可显著调控位错密度；Ni元素的引入能增强材料的热力响应，改变BCC相演变路径，提升HCP结构比例，同时提高位错密度，调控位错反应时机，促进不可动位错、位错钉扎及位错环结构形成，影响位错的时序演化与空间分布特征。上述研究能为优化毁伤元材料的工艺及其在战斗部中的应用提供依据。
随着装药战斗部对材料性能要求的不断提升，阐明纳米粉末在冲击载荷下的微观组织演变过程成为优化毁伤元材料的关键问题。采用分子动力学方法，对比研究了典型Al基纳米粉末Al-Fe-Ni和Al-Fe的冲击波传播特性、相变行为及位错演变规律，揭示了冲击速度与Ni元素引入对Al基纳米颗粒微观组织演变的作用机制，结果表明，冲击速度增加会显著增强材料热力响应特征和促进原子相变，当速度为0.6km/s，Fe和Ni颗粒未显著变形，当速度升至1.5km/s，压力超过35GPa，温度超过6000K，Al颗粒熔化，Fe和Ni颗粒深度融合，热力耦合作用导致大量OTHER结构生成。此外，冲击速度不会影响位错空间分布，但可显著调控位错密度；Ni元素的引入能增强材料的热力响应，改变BCC相演变路径，提升HCP结构比例，同时提高位错密度，调控位错反应时机，促进不可动位错、位错钉扎及位错环结构形成，影响位错的时序演化与空间分布特征。上述研究能为优化毁伤元材料的工艺及其在战斗部中的应用提供依据。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251024
摘要:
为实现材料性能优化并保障工程结构安全，需要研究具有复杂结构的水泥水化模型的力学性能。为此，考察了水灰比及各相体积分数对水泥浆体等效力学性能的影响，提出了一种基于数据驱动的模型，用于预测水化水泥结构的力学性能。通过HYMOSTRUC 3D软件生成波特兰硬化水泥浆体三维结构切片，基于Python编写的批处理程序，将切片批量转换为ABAQUS模型。通过拉伸仿真模拟，得到结构的等效弹性性能和等效强度，运用数据驱动方法建立反向传播预测模型。模型的超参数优化采用
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doi: 10.11858/gywlxb.20251074
PDF(19)
摘要:
超导材料在临界温度以下呈现出零电阻和完全抗磁性（迈斯纳效应）等独特的量子特性，这使其在能源输运和交通运输等多个领域具有革命性应用潜力。因此，突破液氮温区（77 K）的高温超导体探索始终是凝聚态物理领域的研究焦点。近年来，基于Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）理论框架，人们发现除了富氢超导体外，具有强共价键特征的轻质元素化合物（如硼碳基材料）也可以诱导产生强的电子-声子耦合，从而实现超过液氮温区的超导电性，且在百吉帕压强下表现出优异的结构稳定性。硼碳基超导体的相关研究，如MgB2及其衍生的层状硼碳基超导体，基于方钠石笼型结构的硼碳基超导体，以及其他具有特殊结构的硼碳基超导体等，已经成为该领域的新兴研究热点。本文将聚焦近年来硼碳基超导体的研究进展，系统地介绍硼碳基超导体的超导机制，并展望未来在硼碳基化合物中探索高温超导体的挑战。
超导材料在临界温度以下呈现出零电阻和完全抗磁性（迈斯纳效应）等独特的量子特性，这使其在能源输运和交通运输等多个领域具有革命性应用潜力。因此，突破液氮温区（77 K）的高温超导体探索始终是凝聚态物理领域的研究焦点。近年来，基于Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）理论框架，人们发现除了富氢超导体外，具有强共价键特征的轻质元素化合物（如硼碳基材料）也可以诱导产生强的电子-声子耦合，从而实现超过液氮温区的超导电性，且在百吉帕压强下表现出优异的结构稳定性。硼碳基超导体的相关研究，如MgB2及其衍生的层状硼碳基超导体，基于方钠石笼型结构的硼碳基超导体，以及其他具有特殊结构的硼碳基超导体等，已经成为该领域的新兴研究热点。本文将聚焦近年来硼碳基超导体的研究进展，系统地介绍硼碳基超导体的超导机制，并展望未来在硼碳基化合物中探索高温超导体的挑战。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251088
PDF(6)
摘要:
一氧化碳（CO）是典型的低原子序数（low-Z）体系，能够在高压下通过聚合反应形成聚一氧化碳（p-CO），其高压聚合机理与结构对于理解压力诱导成键机制和探索新型功能材料具有重要价值，但是相关研究受到了两方面的阻碍，即CO的聚合压力偏高，且产物p-CO在常压下具有亚稳态特性。目前，人们发现氢气（H2）掺杂有助于CO聚合，但是对相应的聚合机理和产物结构缺乏认知。为此，利用分子动力学方法研究了H2掺杂对CO高压聚合机理的影响规律。结果表明：10%的H2掺杂具有最优的降低CO聚合压力的效果。当压力为3~4 GPa时，H2通过物理作用促进了CO的二聚化；当压力提高到5GPa时，H2由于化学惰性而阻碍了体系的进一步聚合；当压力提高到10 GPa时，H2能够参与聚合反应，产生C—H键和O—H键。最终，聚合反应会形成了一个无序的、以C—C键和C=O键为主的三维网状结构p-CO/H。
一氧化碳（CO）是典型的低原子序数（low-Z）体系，能够在高压下通过聚合反应形成聚一氧化碳（p-CO），其高压聚合机理与结构对于理解压力诱导成键机制和探索新型功能材料具有重要价值，但是相关研究受到了两方面的阻碍，即CO的聚合压力偏高，且产物p-CO在常压下具有亚稳态特性。目前，人们发现氢气（H2）掺杂有助于CO聚合，但是对相应的聚合机理和产物结构缺乏认知。为此，利用分子动力学方法研究了H2掺杂对CO高压聚合机理的影响规律。结果表明：10%的H2掺杂具有最优的降低CO聚合压力的效果。当压力为3~4 GPa时，H2通过物理作用促进了CO的二聚化；当压力提高到5GPa时，H2由于化学惰性而阻碍了体系的进一步聚合；当压力提高到10 GPa时，H2能够参与聚合反应，产生C—H键和O—H键。最终，聚合反应会形成了一个无序的、以C—C键和C=O键为主的三维网状结构p-CO/H。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251076
摘要:
片麻岩作为大陆地壳古老基底的代表岩石类型，其热输运特性对揭示岩石圈热结构及构造演化具有重要科学意义。采用瞬态平面热源法，首次在高温（300~1073 K）和高压（1.0 ~ 3.0 GPa）条件下同时测量青藏高原东南缘云南大理前寒武纪变质基底片麻岩的热导率和热扩散系数。实验结果表明，热导率和热扩散系数均随着温度升高而降低，揭示了片麻岩的传热机制为声子导热，其中声子散射是导致热导率和热扩散系数降低的主要机制；温度超过 950 K 时，声子散射的饱和效应使得片麻岩的热导率和热扩散系数不再降低而趋于稳定。经验公式拟合表明，压力对片麻岩热输运性质有明显的促进作用，呈线性正相关。此外，根据实验结果推测大陆的中-下地壳可能具有一致的热传导能力（(2.0 ± 0.3) W/(m•K)）。基于实验数据构建的岩石圈热结构模型显示，研究区莫霍面（44 km）的温度为1030~1210 K，岩石圈厚度为65~95 km，呈现出明显的梯度变化。结合脆-韧性转换带温度-深度关系，限定了该区域强震震源深度在11~23 km区间，为青藏高原东南缘构造变形机制及地震危险性评估提供了新的热动力学约束。
片麻岩作为大陆地壳古老基底的代表岩石类型，其热输运特性对揭示岩石圈热结构及构造演化具有重要科学意义。采用瞬态平面热源法，首次在高温（300~1073 K）和高压（1.0 ~ 3.0 GPa）条件下同时测量青藏高原东南缘云南大理前寒武纪变质基底片麻岩的热导率和热扩散系数。实验结果表明，热导率和热扩散系数均随着温度升高而降低，揭示了片麻岩的传热机制为声子导热，其中声子散射是导致热导率和热扩散系数降低的主要机制；温度超过 950 K 时，声子散射的饱和效应使得片麻岩的热导率和热扩散系数不再降低而趋于稳定。经验公式拟合表明，压力对片麻岩热输运性质有明显的促进作用，呈线性正相关。此外，根据实验结果推测大陆的中-下地壳可能具有一致的热传导能力（(2.0 ± 0.3) W/(m•K)）。基于实验数据构建的岩石圈热结构模型显示，研究区莫霍面（44 km）的温度为1030~1210 K，岩石圈厚度为65~95 km，呈现出明显的梯度变化。结合脆-韧性转换带温度-深度关系，限定了该区域强震震源深度在11~23 km区间，为青藏高原东南缘构造变形机制及地震危险性评估提供了新的热动力学约束。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251067
PDF(6)
摘要:
碳化钨-钴（WC-Co）硬质合金作为一种重要的粉末冶金制品，广泛应用于众多工业领域。传统烧结方法存在烧结温度高、时间长、晶粒粗化等问题，难以满足高强度细晶硬质合金的制备需求。采用高温高压法，对亚微米WC-5Co（钴的质量分数为5%）硬质合金进行了烧结行为研究。实验结果表明，在5.0 GPa、1250 ℃的制备条件下，烧结体的致密度可达99.4%，维氏硬度值为(24.0±0.3) GPa，明显优于放电等离子体烧结法（SPS）、真空烧结法所制备的同组分硬质合金。与相同初始粉料的商用硬质合金相比，高温高压条件下烧结样品中WC的平均晶粒尺寸减小了约36%，维氏硬度提升了约10%。相较于传统烧结方法，高温高压烧结法有效降低了烧结温度，缩短了烧结时间，提升了烧结效率。此外，高压能够有效抑制固相烧结阶段WC晶粒的异常生长，在液相烧结过程中（1450 ℃），随着烧结压力的升高，WC晶粒有明显的细化现象，当烧结压力从3.0 GPa提升至5.0 GPa时，样品的维氏硬度提升了约7%。
碳化钨-钴（WC-Co）硬质合金作为一种重要的粉末冶金制品，广泛应用于众多工业领域。传统烧结方法存在烧结温度高、时间长、晶粒粗化等问题，难以满足高强度细晶硬质合金的制备需求。采用高温高压法，对亚微米WC-5Co（钴的质量分数为5%）硬质合金进行了烧结行为研究。实验结果表明，在5.0 GPa、1250 ℃的制备条件下，烧结体的致密度可达99.4%，维氏硬度值为(24.0±0.3) GPa，明显优于放电等离子体烧结法（SPS）、真空烧结法所制备的同组分硬质合金。与相同初始粉料的商用硬质合金相比，高温高压条件下烧结样品中WC的平均晶粒尺寸减小了约36%，维氏硬度提升了约10%。相较于传统烧结方法，高温高压烧结法有效降低了烧结温度，缩短了烧结时间，提升了烧结效率。此外，高压能够有效抑制固相烧结阶段WC晶粒的异常生长，在液相烧结过程中（1450 ℃），随着烧结压力的升高，WC晶粒有明显的细化现象，当烧结压力从3.0 GPa提升至5.0 GPa时，样品的维氏硬度提升了约7%。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251075
PDF(10)
摘要:
采用分子动力学方法，研究了含氦泡铜在两次稳态波加卸载作用下的微射流增长与损伤演化过程，对比了含氦泡与不含氦泡金属的损伤特征、激活应力阈值、射流形态与速度分布以及不同区域氦泡的变形特征。结果表明：二次冲击后，氦泡膨胀的临界激活应力阈值低于孔洞形核的应力阈值，且与氦泡分布及氦泡数密度密切相关。低压首次冲击下，含氦泡金属比纯金属形成更显著的微射流；二次冲击下，氦泡使射流更易断裂，且射流头部最大速度更高，但射流主体速度分布相当。二次冲击波对于已经经过首次冲击压缩、由于稀疏波作用发生轻微回弹、但未恢复至初始状态的体氦泡几乎不起作用。二次冲击后，近表面已破裂飞出的氦泡壁也可能贴回气泡底部，使得部分氦原子被再次封存。二次冲击卸载后，被封存的氦泡会再次发生膨胀破裂，释放氦原子。在二次冲击作用下，氦泡塌缩机制与氦泡尺寸及冲击强度紧密关联。研究结果将为后续辐照氦泡对金属微喷-微层裂耦合演化影响的跨尺度理论研究提供物理认识与理论依据。
采用分子动力学方法，研究了含氦泡铜在两次稳态波加卸载作用下的微射流增长与损伤演化过程，对比了含氦泡与不含氦泡金属的损伤特征、激活应力阈值、射流形态与速度分布以及不同区域氦泡的变形特征。结果表明：二次冲击后，氦泡膨胀的临界激活应力阈值低于孔洞形核的应力阈值，且与氦泡分布及氦泡数密度密切相关。低压首次冲击下，含氦泡金属比纯金属形成更显著的微射流；二次冲击下，氦泡使射流更易断裂，且射流头部最大速度更高，但射流主体速度分布相当。二次冲击波对于已经经过首次冲击压缩、由于稀疏波作用发生轻微回弹、但未恢复至初始状态的体氦泡几乎不起作用。二次冲击后，近表面已破裂飞出的氦泡壁也可能贴回气泡底部，使得部分氦原子被再次封存。二次冲击卸载后，被封存的氦泡会再次发生膨胀破裂，释放氦原子。在二次冲击作用下，氦泡塌缩机制与氦泡尺寸及冲击强度紧密关联。研究结果将为后续辐照氦泡对金属微喷-微层裂耦合演化影响的跨尺度理论研究提供物理认识与理论依据。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251056
PDF(16)
摘要:
静高压实验中精确的压力测量依赖于标准材料的物态方程，而物态方程参数的不确定度会显著影响压力预测的准确性。以氧化镁（MgO，B1相）和铼（Re，hcp相）为对象，采用贝叶斯统计方法与马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）模拟技术，系统量化了其在金刚石对顶砧（DAC）实验中的压力预测不确定度。通过均匀分布先验和正态似然函数构建贝叶斯框架，整合了多组实验数据进行参数校准。结果表明，贝叶斯统计方法成功量化了物态方程参数的后验分布，并揭示了参数间的强相关性（如MgO的γ_0与V_0负相关，Re的B_0与γ_0正相关）。MgO和Re的压力预测不确定度随着压力升高而显著增大；Re的压力预测不确定度随温度升高而显著增大，MgO则没有明显规律。研究结果为提升高压实验压力测量精度提供了具有不确定度的压标，对于材料科学和地球物理研究中的实验数据可靠性提供了重要参考。
静高压实验中精确的压力测量依赖于标准材料的物态方程，而物态方程参数的不确定度会显著影响压力预测的准确性。以氧化镁（MgO，B1相）和铼（Re，hcp相）为对象，采用贝叶斯统计方法与马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）模拟技术，系统量化了其在金刚石对顶砧（DAC）实验中的压力预测不确定度。通过均匀分布先验和正态似然函数构建贝叶斯框架，整合了多组实验数据进行参数校准。结果表明，贝叶斯统计方法成功量化了物态方程参数的后验分布，并揭示了参数间的强相关性（如MgO的γ_0与V_0负相关，Re的B_0与γ_0正相关）。MgO和Re的压力预测不确定度随着压力升高而显著增大；Re的压力预测不确定度随温度升高而显著增大，MgO则没有明显规律。研究结果为提升高压实验压力测量精度提供了具有不确定度的压标，对于材料科学和地球物理研究中的实验数据可靠性提供了重要参考。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251065
PDF(12)
摘要:
超高压技术作为极端条件制造领域的核心手段，其应用已从凝聚态物理与地球科学等基础研究拓展至超硬材料合成及高密度储能器件制造等工程实践，并逐步向精密能场调控等前沿方向延伸。尽管我国超高压装置需求激增，但受限于大尺寸硬质合金烧结工艺技术壁垒，国产超高压装置占比较低。系统梳理了4类主流静态超高压装置（对顶砧、两面顶、多面顶、分球式）的结构特征与技术瓶颈，对未来超高压装置的发展和技术方向进行了展望。
超高压技术作为极端条件制造领域的核心手段，其应用已从凝聚态物理与地球科学等基础研究拓展至超硬材料合成及高密度储能器件制造等工程实践，并逐步向精密能场调控等前沿方向延伸。尽管我国超高压装置需求激增，但受限于大尺寸硬质合金烧结工艺技术壁垒，国产超高压装置占比较低。系统梳理了4类主流静态超高压装置（对顶砧、两面顶、多面顶、分球式）的结构特征与技术瓶颈，对未来超高压装置的发展和技术方向进行了展望。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251073
PDF(8)
摘要:
探讨了不同碳纤维/玄武岩纤维（CF/BF）配比的混杂层合板在弹道冲击及冲击后压缩（CAI）性能方面的表现，结果表明，玄武岩纤维显著提升了混杂层合板的能量吸收能力。采用C扫描、电子显微镜以及扫描电镜对损伤机制进行了分析，揭示了其性能提升的内在机理。尽管混杂层合板的初始压缩强度随BF含量的增加而单调下降，但在CAI测试中，受损层合板的残余压缩强度呈现局部波动趋势，主要是由于能量吸收能力的增强与初始压缩强度下降之间的竞争作用。研究结果为轻量化、高抗冲击复合材料结构设计提供了指导。
探讨了不同碳纤维/玄武岩纤维（CF/BF）配比的混杂层合板在弹道冲击及冲击后压缩（CAI）性能方面的表现，结果表明，玄武岩纤维显著提升了混杂层合板的能量吸收能力。采用C扫描、电子显微镜以及扫描电镜对损伤机制进行了分析，揭示了其性能提升的内在机理。尽管混杂层合板的初始压缩强度随BF含量的增加而单调下降，但在CAI测试中，受损层合板的残余压缩强度呈现局部波动趋势，主要是由于能量吸收能力的增强与初始压缩强度下降之间的竞争作用。研究结果为轻量化、高抗冲击复合材料结构设计提供了指导。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251069
PDF(17)
摘要:
将两种不同配比的剪切增稠胶（shear thickening gel，STG）SG和TG分别填充到铝合金蜂窝芯层中，设计并制备了一种具有优良抗爆性能的夹芯板结构。通过一系列实验研究了其在爆炸载荷下的动态响应，采用数字图像相关（digital image correlation，DIC）技术记录并分析了夹芯板结构的实验过程，探究了STG填充材料与蜂窝芯层的耦合作用机制对夹芯结构动力学行为的影响规律。此外，通过分析不同夹芯结构前后面板及芯层的变形模态、应变历程及失效模式，得出了不同蜂窝边长及STG类型对夹芯板结构的抗爆炸冲击性能影响。实验发现：未填充STG的蜂窝夹芯板前后面板均出现了明显的破坏，防护性能较弱；填充STG能够有效地增强结构的抗爆炸冲击性能，而具有更高剪切增稠效应的TG填充夹芯板相较于SG填充夹芯板达到更好的防护效果。当蜂窝边长为4 mm时，SG填充夹芯板的前面板发生破裂，而TG填充夹芯板的前面板为较均匀的塑性凹陷，且背面板挠度降低了61.0%。当蜂窝边长为8 mm时，TG填充夹芯板相较于SG填充夹芯板前面板和背面板挠度分别降低了5.6%和17.7%。实验结果表明，通过改变填充胶类型、蜂窝结构参数可以调控结构的抗爆性能。
将两种不同配比的剪切增稠胶（shear thickening gel，STG）SG和TG分别填充到铝合金蜂窝芯层中，设计并制备了一种具有优良抗爆性能的夹芯板结构。通过一系列实验研究了其在爆炸载荷下的动态响应，采用数字图像相关（digital image correlation，DIC）技术记录并分析了夹芯板结构的实验过程，探究了STG填充材料与蜂窝芯层的耦合作用机制对夹芯结构动力学行为的影响规律。此外，通过分析不同夹芯结构前后面板及芯层的变形模态、应变历程及失效模式，得出了不同蜂窝边长及STG类型对夹芯板结构的抗爆炸冲击性能影响。实验发现：未填充STG的蜂窝夹芯板前后面板均出现了明显的破坏，防护性能较弱；填充STG能够有效地增强结构的抗爆炸冲击性能，而具有更高剪切增稠效应的TG填充夹芯板相较于SG填充夹芯板达到更好的防护效果。当蜂窝边长为4 mm时，SG填充夹芯板的前面板发生破裂，而TG填充夹芯板的前面板为较均匀的塑性凹陷，且背面板挠度降低了61.0%。当蜂窝边长为8 mm时，TG填充夹芯板相较于SG填充夹芯板前面板和背面板挠度分别降低了5.6%和17.7%。实验结果表明，通过改变填充胶类型、蜂窝结构参数可以调控结构的抗爆性能。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251066
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为研究环向应力对应变型岩爆灾变过程中能量演化的影响，采用新型真三轴岩爆试验系统，进行了不同环向应力作用下单面快速卸荷、三项五面受力、竖向持续加载的岩爆模拟试验，分析了花岗岩试样在不同环向应力下的岩爆破坏形态，结合能量守恒原理，揭示了试样岩爆灾变过程中各能量的演化规律。结果表明：不同环向应力作用下，耗散能与弹性应变能存在明显的能量竞争演化机制；环向应力显著影响岩样的破坏程度和分布范围，环向应力为178.992 MPa的岩样卸荷面所形成的破坏程度最深；在高环向应力作用下，岩样内的弹性应变能在峰值点后释放速度加快，岩爆发展具有短时特征；耗散能转化率与环向应力成正比，弹性应变能转化率与环向应力成反比，从能量绝对值上看，环向应力的增大会显著提升弹性应变能的累积和耗散能的释放；岩样的总能量转化率＞弹性能转化率＞耗散能转化率，且三者与环向应力均呈正相关性，环向应力的增大明显加快总能量、弹性应变能及耗散能的转化速率。
为研究环向应力对应变型岩爆灾变过程中能量演化的影响，采用新型真三轴岩爆试验系统，进行了不同环向应力作用下单面快速卸荷、三项五面受力、竖向持续加载的岩爆模拟试验，分析了花岗岩试样在不同环向应力下的岩爆破坏形态，结合能量守恒原理，揭示了试样岩爆灾变过程中各能量的演化规律。结果表明：不同环向应力作用下，耗散能与弹性应变能存在明显的能量竞争演化机制；环向应力显著影响岩样的破坏程度和分布范围，环向应力为178.992 MPa的岩样卸荷面所形成的破坏程度最深；在高环向应力作用下，岩样内的弹性应变能在峰值点后释放速度加快，岩爆发展具有短时特征；耗散能转化率与环向应力成正比，弹性应变能转化率与环向应力成反比，从能量绝对值上看，环向应力的增大会显著提升弹性应变能的累积和耗散能的释放；岩样的总能量转化率＞弹性能转化率＞耗散能转化率，且三者与环向应力均呈正相关性，环向应力的增大明显加快总能量、弹性应变能及耗散能的转化速率。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251057
PDF(26)
摘要:
本研究通过平板冲击实验与微观表征技术，系统探究了温度对Invar36合金层裂行为的影响。实验利用一级轻气炮加载平台结合高温加热装置，测量了20℃至300℃范围内不同偏析方向样品的自由表面速度剖面及层裂强度变化规律。结果表明，Invar36合金的层裂强度随温度升高呈线性下降，高温显著弱化其动态抗拉性能。微观损伤分析显示，室温下孔洞沿元素偏析带成核并扩展，而高温时损伤集中在晶界处，高温削弱了偏析的约束作用，且热激活位错运动促进材料软化。研究揭示了温度对层裂强度与损伤机制的核心作用，为高温冲击环境下Invar36合金的抗失效设计提供了理论支撑。
本研究通过平板冲击实验与微观表征技术，系统探究了温度对Invar36合金层裂行为的影响。实验利用一级轻气炮加载平台结合高温加热装置，测量了20℃至300℃范围内不同偏析方向样品的自由表面速度剖面及层裂强度变化规律。结果表明，Invar36合金的层裂强度随温度升高呈线性下降，高温显著弱化其动态抗拉性能。微观损伤分析显示，室温下孔洞沿元素偏析带成核并扩展，而高温时损伤集中在晶界处，高温削弱了偏析的约束作用，且热激活位错运动促进材料软化。研究揭示了温度对层裂强度与损伤机制的核心作用，为高温冲击环境下Invar36合金的抗失效设计提供了理论支撑。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251041
PDF(18)
摘要:
为了研究镍与不锈钢304层状复合板界面的微观结构及形成机理，采用爆炸焊接技术，成功制备了镍/304不锈钢层状复合材料。通过电子显微镜、能谱仪和电子背散射衍射研究复合板的微观组织特征，利用拉伸试验测试复合板的力学性能，运用光滑粒子流体动力学（SPH）方法对高速斜向冲击焊接过程进行数值模拟。模拟结果再现了波状界面和射流的形成，支持和扩展了实验结果。结合界面密度的变化促进了元素扩散，晶粒弯曲反映了波形成过程中材料的运动特征，再结晶过程受到位错密度的影响，在结合界面形成了细晶粒区域。拉伸试样断裂后结合界面没有分层，金属板的抗拉强度和断裂伸长率分别达到705 MPa和24%。
为了研究镍与不锈钢304层状复合板界面的微观结构及形成机理，采用爆炸焊接技术，成功制备了镍/304不锈钢层状复合材料。通过电子显微镜、能谱仪和电子背散射衍射研究复合板的微观组织特征，利用拉伸试验测试复合板的力学性能，运用光滑粒子流体动力学（SPH）方法对高速斜向冲击焊接过程进行数值模拟。模拟结果再现了波状界面和射流的形成，支持和扩展了实验结果。结合界面密度的变化促进了元素扩散，晶粒弯曲反映了波形成过程中材料的运动特征，再结晶过程受到位错密度的影响，在结合界面形成了细晶粒区域。拉伸试样断裂后结合界面没有分层，金属板的抗拉强度和断裂伸长率分别达到705 MPa和24%。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251054
PDF(17)
摘要:
金属锡是高压物理研究的热点问题，是国防科技关注的重要材料。锡具有丰富的物相，无论是基础研究，还是工业应用，锡的多相物态方程和相界都至关重要。采用密度泛函理论结合平均场势方法，系统研究了锡的高温高压多相物态方程、相界、弹性模量、声速和Hugoniot线等，不仅获得了高温高压下锡的多相物态方程，而且计算得到的β-γ相界、β-Sn的常压声速与实验结果吻合较好。此外，进一步研究了不同密度泛函对锡的高温高压物态方程的影响。研究结果表明：通过LDA和PBEsol泛函得到的主Hugoniot线及常压弹性模量与实验结果的一致性较好；与其他泛函相比，通过SCAN泛函描述的相界的偏差较大，但描述的β-Sn的常压声速与实验更接近。
金属锡是高压物理研究的热点问题，是国防科技关注的重要材料。锡具有丰富的物相，无论是基础研究，还是工业应用，锡的多相物态方程和相界都至关重要。采用密度泛函理论结合平均场势方法，系统研究了锡的高温高压多相物态方程、相界、弹性模量、声速和Hugoniot线等，不仅获得了高温高压下锡的多相物态方程，而且计算得到的β-γ相界、β-Sn的常压声速与实验结果吻合较好。此外，进一步研究了不同密度泛函对锡的高温高压物态方程的影响。研究结果表明：通过LDA和PBEsol泛函得到的主Hugoniot线及常压弹性模量与实验结果的一致性较好；与其他泛函相比，通过SCAN泛函描述的相界的偏差较大，但描述的β-Sn的常压声速与实验更接近。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251059
PDF(8)
摘要:
多层夹芯复合结构在抗冲击防护领域具有重要应用，尤其在应对爆炸破片颗粒群冲击中展现出了优越的防护性能。在分析单层材料抗冲击性能及失效机制的基础上，综述了单颗粒和多颗粒冲击下复合结构的动态力学响应特性研究进展。结果表明：金属材料主要存在塑性变形、裂纹扩展及局部热软化等特征，而陶瓷依靠其高硬度和脆性破坏可迅速分散冲击能量；纤维增强复合材料则利用连续纤维网络实现多级能量耗散。针对多层夹芯复合结构，研究发现，颗粒高速冲击靶板会出现局部应力波传播、微裂纹产生和界面分层等现象，结构的抗冲击机理复杂。当前研究主要聚焦于结构在单次冲击下的抗冲击性能，多颗粒冲击下的防护机理仍不明确，且研究手段相对单一。其中，试验研究方法主要采用改装分离式霍普金森压杆（SHPB）装置等方法实现颗粒群高速加载，但二次冲击和速度极限问题仍未得到有效解决。数值仿真方面，SPH-FEM耦合方法是目前颗粒群冲击研究的主流方法，但其中关于模型准确性问题仍然有待进一步研究。
多层夹芯复合结构在抗冲击防护领域具有重要应用，尤其在应对爆炸破片颗粒群冲击中展现出了优越的防护性能。在分析单层材料抗冲击性能及失效机制的基础上，综述了单颗粒和多颗粒冲击下复合结构的动态力学响应特性研究进展。结果表明：金属材料主要存在塑性变形、裂纹扩展及局部热软化等特征，而陶瓷依靠其高硬度和脆性破坏可迅速分散冲击能量；纤维增强复合材料则利用连续纤维网络实现多级能量耗散。针对多层夹芯复合结构，研究发现，颗粒高速冲击靶板会出现局部应力波传播、微裂纹产生和界面分层等现象，结构的抗冲击机理复杂。当前研究主要聚焦于结构在单次冲击下的抗冲击性能，多颗粒冲击下的防护机理仍不明确，且研究手段相对单一。其中，试验研究方法主要采用改装分离式霍普金森压杆（SHPB）装置等方法实现颗粒群高速加载，但二次冲击和速度极限问题仍未得到有效解决。数值仿真方面，SPH-FEM耦合方法是目前颗粒群冲击研究的主流方法，但其中关于模型准确性问题仍然有待进一步研究。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251046
PDF(10)
摘要:
为探究混凝土的拉伸断裂特性和裂纹演化规律，开展了巴西圆盘的准静态劈裂试验和落锤冲击动态劈裂试验，结合有限元-黏聚单元耦合法（FCEM），对裂纹扩展过程及力学响应进行了数值模拟分析。试验结果表明：准静态加载时，混凝土圆盘试件发生拉伸断裂，圆盘中心形成一条沿加载方向贯穿的主裂纹和少量与其平行的次裂纹，裂纹主要在砂浆内部及骨料-砂浆界面扩展；三维圆盘试件的拉伸性能随厚径比的增大而增强。在动态冲击载荷作用下，试件仍为中心起裂模式，在圆盘中心形成一条沿加载方向的主裂纹，但其与试验装置接触的边缘会产生三角状的破碎区域。伴随落锤释放高度的增加，试件依次表现出未起裂、起裂未贯穿、起裂贯穿、严重破碎4种破坏形态。通过高速摄影获得了不同时刻的裂纹长度，结果表明，随着落锤释放高度的降低，裂纹扩展时间延长。数值模拟结果显示，试件的起裂时间随落锤释放高度的增加呈非线性递减，并给出了起裂时间与落锤释放高度关系的经验公式。
为探究混凝土的拉伸断裂特性和裂纹演化规律，开展了巴西圆盘的准静态劈裂试验和落锤冲击动态劈裂试验，结合有限元-黏聚单元耦合法（FCEM），对裂纹扩展过程及力学响应进行了数值模拟分析。试验结果表明：准静态加载时，混凝土圆盘试件发生拉伸断裂，圆盘中心形成一条沿加载方向贯穿的主裂纹和少量与其平行的次裂纹，裂纹主要在砂浆内部及骨料-砂浆界面扩展；三维圆盘试件的拉伸性能随厚径比的增大而增强。在动态冲击载荷作用下，试件仍为中心起裂模式，在圆盘中心形成一条沿加载方向的主裂纹，但其与试验装置接触的边缘会产生三角状的破碎区域。伴随落锤释放高度的增加，试件依次表现出未起裂、起裂未贯穿、起裂贯穿、严重破碎4种破坏形态。通过高速摄影获得了不同时刻的裂纹长度，结果表明，随着落锤释放高度的降低，裂纹扩展时间延长。数值模拟结果显示，试件的起裂时间随落锤释放高度的增加呈非线性递减，并给出了起裂时间与落锤释放高度关系的经验公式。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251060
PDF(28)
摘要:
氮化硅（Si3N4）陶瓷因其独特的物理和化学特性，被认为是一种兼具高可靠性与经济性的新型结构陶瓷。然而，Si3N4具有强共价键，导致传统烧结难以使其致密化。为此，将高温高压烧结技术（HPHT）与MgO-Y2O3双元烧结助剂（Si3N4、MgO、Y2O3的质量比为94:3:3）相结合，实现了高温高压与液相协同烧结。通过设计双层对比实验组装，确保烧结温度相同，进而系统研究了双元烧结助剂对高压下Si3N4的烧结过程、相变行为、微观形貌和力学性能的影响。结果表明：MgO-Y2O3在烧结过程中形成液相，加速α-Si3N4→β-Si3N4的转变，使Si3N4相变的起始温度从1800 ℃降至1650 ℃；同时，高压促进晶粒重排与烧结，成功制备出高致密的Si3N4陶瓷，其中最优样品的维氏硬度达(24.5 ± 1.88) GPa。研究工作为优化Si3N4陶瓷烧结工艺提供了新的有效策略。
氮化硅（Si3N4）陶瓷因其独特的物理和化学特性，被认为是一种兼具高可靠性与经济性的新型结构陶瓷。然而，Si3N4具有强共价键，导致传统烧结难以使其致密化。为此，将高温高压烧结技术（HPHT）与MgO-Y2O3双元烧结助剂（Si3N4、MgO、Y2O3的质量比为94:3:3）相结合，实现了高温高压与液相协同烧结。通过设计双层对比实验组装，确保烧结温度相同，进而系统研究了双元烧结助剂对高压下Si3N4的烧结过程、相变行为、微观形貌和力学性能的影响。结果表明：MgO-Y2O3在烧结过程中形成液相，加速α-Si3N4→β-Si3N4的转变，使Si3N4相变的起始温度从1800 ℃降至1650 ℃；同时，高压促进晶粒重排与烧结，成功制备出高致密的Si3N4陶瓷，其中最优样品的维氏硬度达(24.5 ± 1.88) GPa。研究工作为优化Si3N4陶瓷烧结工艺提供了新的有效策略。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251044
PDF(10)
摘要:
针对航空航天等领域对高性能材料的迫切需求，探讨了一种新型高熵合金Al0.3NbTi3VZr1.5结合点阵结构的动态压缩行为及吸能特性。为解决传统FCCZ（face centered cubic unit cell with Z-struts，FCCZ）点阵结构在复杂载荷条件下力学性能不足的问题，采用有限元分析方法，对FCCZ点阵结构进行了几何优化设计，并系统研究了其力学响应。结果表明：优化后的BC型和BV型点阵结构显著改善了应力分布，提升了比强度和吸能特性。优化构型中BC2型的比吸能增加了9%，展现出最优的综合性能，而BV1型较原结构的比强度提高了31%。此外，优化设计对孔径和变截面圆角2个参数具有显著的敏感性。研究成果为高熵合金与点阵结构的高效结合提供了理论依据和设计参考，为航空航天、汽车制造等领域中轻量化结构的设计与优化提供指导。
针对航空航天等领域对高性能材料的迫切需求，探讨了一种新型高熵合金Al0.3NbTi3VZr1.5结合点阵结构的动态压缩行为及吸能特性。为解决传统FCCZ（face centered cubic unit cell with Z-struts，FCCZ）点阵结构在复杂载荷条件下力学性能不足的问题，采用有限元分析方法，对FCCZ点阵结构进行了几何优化设计，并系统研究了其力学响应。结果表明：优化后的BC型和BV型点阵结构显著改善了应力分布，提升了比强度和吸能特性。优化构型中BC2型的比吸能增加了9%，展现出最优的综合性能，而BV1型较原结构的比强度提高了31%。此外，优化设计对孔径和变截面圆角2个参数具有显著的敏感性。研究成果为高熵合金与点阵结构的高效结合提供了理论依据和设计参考，为航空航天、汽车制造等领域中轻量化结构的设计与优化提供指导。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251055
PDF(7)
摘要:
对不同初始压力下氢氧爆轰波在含阵列障碍物的弯管中的传播行为进行了实验研究，并选用了一个相同配置的直管作为对照组。弯管为一个半圆形的方形截面管，障碍物的形状为长方形，阻塞率为40%。通过压力监测以及烟熏箔记录，结果表明，爆轰波形成后其在障碍物间的传播过程可大致分为5个阶段，即不规则胞格区、无胞格区、细密胞格区、过渡区和正常胞格区。其中，弯管中的爆轰波在越过障碍物发生衍射后并未立刻发生解耦，而是在与底壁发生正向撞击形成不规则胞格后，受稀疏波的作用经历短暂解耦失效，随后在外壁处形成平面过驱爆轰波，并向内壁处逐渐扩展。之后，过驱爆轰逐渐衰减为稳定爆轰。而在直管中，当初始压力降低时，爆轰波在越过障碍物发生衍射后出现了部分解耦，在障碍物后首先形成了一个无胞格区，随后才出现了上述5个过程。此外，在稳定爆轰阶段，弯管中的爆轰胞格宽度从内壁到外壁逐渐降低，并大致呈线性分布。相应初始压力下爆轰数据库中的胞格宽度更接近弯管中内壁处的胞格宽度。直管中的胞格宽度与爆轰数据库中的数据吻合良好。
对不同初始压力下氢氧爆轰波在含阵列障碍物的弯管中的传播行为进行了实验研究，并选用了一个相同配置的直管作为对照组。弯管为一个半圆形的方形截面管，障碍物的形状为长方形，阻塞率为40%。通过压力监测以及烟熏箔记录，结果表明，爆轰波形成后其在障碍物间的传播过程可大致分为5个阶段，即不规则胞格区、无胞格区、细密胞格区、过渡区和正常胞格区。其中，弯管中的爆轰波在越过障碍物发生衍射后并未立刻发生解耦，而是在与底壁发生正向撞击形成不规则胞格后，受稀疏波的作用经历短暂解耦失效，随后在外壁处形成平面过驱爆轰波，并向内壁处逐渐扩展。之后，过驱爆轰逐渐衰减为稳定爆轰。而在直管中，当初始压力降低时，爆轰波在越过障碍物发生衍射后出现了部分解耦，在障碍物后首先形成了一个无胞格区，随后才出现了上述5个过程。此外，在稳定爆轰阶段，弯管中的爆轰胞格宽度从内壁到外壁逐渐降低，并大致呈线性分布。相应初始压力下爆轰数据库中的胞格宽度更接近弯管中内壁处的胞格宽度。直管中的胞格宽度与爆轰数据库中的数据吻合良好。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251042
PDF(1)
摘要:
基于冷冻-解冻法制备凝胶的原理及其相关研究成果，依托自主设计的动态加载装置，从压力调控的角度出发，系统性地探究了不同加载方式（加载幅度、加载速率、加载频次）对高分子水溶液胶凝过程的影响。结果表明：采用循环加压-卸压法，能够高效、快速地合成一系列具备优异机械强度的水凝胶，其潜在应用涵盖生物医学、环境保护、电子器件等多个领域。循环加压-卸压技术作为一种创新方法不仅极大拓宽了水凝胶的制备策略，还显著提升了水凝胶在软物质科学领域的应用潜力，为该领域的进一步发展提供了新的思路和方向。
基于冷冻-解冻法制备凝胶的原理及其相关研究成果，依托自主设计的动态加载装置，从压力调控的角度出发，系统性地探究了不同加载方式（加载幅度、加载速率、加载频次）对高分子水溶液胶凝过程的影响。结果表明：采用循环加压-卸压法，能够高效、快速地合成一系列具备优异机械强度的水凝胶，其潜在应用涵盖生物医学、环境保护、电子器件等多个领域。循环加压-卸压技术作为一种创新方法不仅极大拓宽了水凝胶的制备策略，还显著提升了水凝胶在软物质科学领域的应用潜力，为该领域的进一步发展提供了新的思路和方向。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251047
PDF(11)
摘要:
与CoCrNi中熵合金（MEA）相比，CoCrNiSi0.3 MEA在准静态加载下展现出更优异的强韧协同力学行为，这主要归因于适量Si元素的添加降低了合金的层错能，这促使合金在塑性变形中生成厚度更小密度更大的变形孪晶，且发生了FCC到HCP相变。温度和应变率是材料性能的重要影响因素，对理解材料的强度、韧性和可加工性具有重要意义。本文通过霍普金森压杆对CrCoNiSi0.3 MEA进行了室温（20℃）动态压缩实验和高温准静态压缩实验，系统研究了CoCrNiSi0.3 MEA的应变率和温度依赖性的力学行为和变形机理，并基于实验数据建立了修正后的Johnson-Cook本构模型对CoCrNiSi0.3 MEA的力学行为进行了较好的预测。/t/n在动态载荷下，合金的屈服强度随着应变率的增加而增大，平均加工硬化率随着应变率的增加先略有上升，但当应变率达到约5196 /s时，由于剪切带的形成，其平均加工硬化率下降。相比准静态加载，CoCrNiSi0.3 MEA在动态加载下表现出较高的应变率敏感度。在动态压缩5196 /s应变率下，发现了剪切带、高密度的层错、变形孪晶和纳米尺度的HCP相，这些机制综合作用为材料提供了更高的屈服应力。在准静态载荷下，随着温度的升高，合金的屈服应力和加工硬化能力明显下降，当温度达到1000 ℃时，材料呈现理想弹塑性模式，未表现出加工软化现象。特别地，在600 ℃时，合金的屈服强度和流动应力与400 ℃基本保持一致。无论是室温还是600 ℃高温，变形后的样品中观察到由局部变形导致的纳米晶区，且高温下纳米晶区宽度更大，晶粒细化更完全。
与CoCrNi中熵合金（MEA）相比，CoCrNiSi0.3 MEA在准静态加载下展现出更优异的强韧协同力学行为，这主要归因于适量Si元素的添加降低了合金的层错能，这促使合金在塑性变形中生成厚度更小密度更大的变形孪晶，且发生了FCC到HCP相变。温度和应变率是材料性能的重要影响因素，对理解材料的强度、韧性和可加工性具有重要意义。本文通过霍普金森压杆对CrCoNiSi0.3 MEA进行了室温（20℃）动态压缩实验和高温准静态压缩实验，系统研究了CoCrNiSi0.3 MEA的应变率和温度依赖性的力学行为和变形机理，并基于实验数据建立了修正后的Johnson-Cook本构模型对CoCrNiSi0.3 MEA的力学行为进行了较好的预测。/t/n在动态载荷下，合金的屈服强度随着应变率的增加而增大，平均加工硬化率随着应变率的增加先略有上升，但当应变率达到约5196 /s时，由于剪切带的形成，其平均加工硬化率下降。相比准静态加载，CoCrNiSi0.3 MEA在动态加载下表现出较高的应变率敏感度。在动态压缩5196 /s应变率下，发现了剪切带、高密度的层错、变形孪晶和纳米尺度的HCP相，这些机制综合作用为材料提供了更高的屈服应力。在准静态载荷下，随着温度的升高，合金的屈服应力和加工硬化能力明显下降，当温度达到1000 ℃时，材料呈现理想弹塑性模式，未表现出加工软化现象。特别地，在600 ℃时，合金的屈服强度和流动应力与400 ℃基本保持一致。无论是室温还是600 ℃高温，变形后的样品中观察到由局部变形导致的纳米晶区，且高温下纳米晶区宽度更大，晶粒细化更完全。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251010
PDF(1)
摘要:
延性金属环在动态加载下的断裂应变分布规律在国防领域具有重要的应用价值，电磁膨胀环装置是常用的实验加载手段。然而，目前，在实验上缺乏有效的原位观测技术，无法获得高精度的断裂应变统计数据。将新研制的密排光子多普勒测速仪阵列应用于电磁膨胀环实验，获得了大量高置信度的断裂应变实验数据。利用硬度测量获得了材料屈服强度的统计分布规律，建立了含概率的本构模型，并进行了大规模计算，得到了大量的断裂应变模拟结果。结合实验与模拟结果，分析了6061铝电磁膨胀环动态断裂应变的应变率效应以及断裂应变韦伯分布假设的合理性。
延性金属环在动态加载下的断裂应变分布规律在国防领域具有重要的应用价值，电磁膨胀环装置是常用的实验加载手段。然而，目前，在实验上缺乏有效的原位观测技术，无法获得高精度的断裂应变统计数据。将新研制的密排光子多普勒测速仪阵列应用于电磁膨胀环实验，获得了大量高置信度的断裂应变实验数据。利用硬度测量获得了材料屈服强度的统计分布规律，建立了含概率的本构模型，并进行了大规模计算，得到了大量的断裂应变模拟结果。结合实验与模拟结果，分析了6061铝电磁膨胀环动态断裂应变的应变率效应以及断裂应变韦伯分布假设的合理性。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251037
PDF(17)
摘要:
单晶铁作为冲击加载下金属材料动态行为研究的典型体系，其相变机制与力学响应特性对于高压相变研究具有重要意义。利用分子动力学模拟，研究了单晶铁沿[110]晶向冲击加载条件下的力学响应行为，考察了3种不同势函数（Ackland、Mishin、优化的MAEAM）在应力传递、位错活动和新相形成过程中的差异，探讨了塑性与相变的耦合机制。结果表明：采用Ackland 势函数预测的BCC-HCP相变压力（14.03 GPa）最接近实验数据，并能较好地描述塑性变形与相变的耦合；Mishin势函数在高应变率下表现出独立的塑性阶段；优化的MAEAM势函数给出较高的BCC-FCC相变压力阈值（49.91 GPa），更符合实验未观测到FCC相的现象。此外，3种势函数作用下均表现出相同的相变机制：从 BCC 压缩到剪切诱导的堆垛层错形成及其重新取向。
单晶铁作为冲击加载下金属材料动态行为研究的典型体系，其相变机制与力学响应特性对于高压相变研究具有重要意义。利用分子动力学模拟，研究了单晶铁沿[110]晶向冲击加载条件下的力学响应行为，考察了3种不同势函数（Ackland、Mishin、优化的MAEAM）在应力传递、位错活动和新相形成过程中的差异，探讨了塑性与相变的耦合机制。结果表明：采用Ackland 势函数预测的BCC-HCP相变压力（14.03 GPa）最接近实验数据，并能较好地描述塑性变形与相变的耦合；Mishin势函数在高应变率下表现出独立的塑性阶段；优化的MAEAM势函数给出较高的BCC-FCC相变压力阈值（49.91 GPa），更符合实验未观测到FCC相的现象。此外，3种势函数作用下均表现出相同的相变机制：从 BCC 压缩到剪切诱导的堆垛层错形成及其重新取向。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251027
PDF(14)
摘要:
为研究泡沫铝吸能层对混凝土防爆墙抗爆性能的影响，采用LS-DYNA模拟含泡沫铝吸能层复合防爆墙的抗爆动态响应，分析了泡沫铝夹芯板结构参数、泡沫铝相对密度、爆炸载荷强度对其压缩变形规律和抗爆性能的影响。结果表明：复合防爆墙在承受爆炸载荷作用时，主要通过夹芯板前面板局部弯曲变形，芯层塑性压溃变形吸收爆轰波能量；复合防爆墙抗爆性能与芯层厚度呈正相关，与面板厚度呈负相关，但面板过薄时会因强度不足出现局部破裂失效；随着泡沫铝相对密度的增加，防爆墙抗爆性能先显著提升后趋于平缓，当相对密度超过临界阈值后，材料波阻抗梯度降低，致使其防护效能被显著削弱；7.5 kg装药、爆距为50 cm的爆炸加载条件下，取芯层厚度6 cm，面板厚度0.5 cm，泡沫铝相对密度44%时能充分发挥材料的吸能特性，此时芯层压缩比例为73.3%，复合防爆墙的削波系数为77.5%；随着爆炸载荷增强，复合防爆墙的削波系数呈现“强化-平衡-失稳”的变化态势。研究结果可为泡沫铝在抗爆防护中的应用提供参考。
为研究泡沫铝吸能层对混凝土防爆墙抗爆性能的影响，采用LS-DYNA模拟含泡沫铝吸能层复合防爆墙的抗爆动态响应，分析了泡沫铝夹芯板结构参数、泡沫铝相对密度、爆炸载荷强度对其压缩变形规律和抗爆性能的影响。结果表明：复合防爆墙在承受爆炸载荷作用时，主要通过夹芯板前面板局部弯曲变形，芯层塑性压溃变形吸收爆轰波能量；复合防爆墙抗爆性能与芯层厚度呈正相关，与面板厚度呈负相关，但面板过薄时会因强度不足出现局部破裂失效；随着泡沫铝相对密度的增加，防爆墙抗爆性能先显著提升后趋于平缓，当相对密度超过临界阈值后，材料波阻抗梯度降低，致使其防护效能被显著削弱；7.5 kg装药、爆距为50 cm的爆炸加载条件下，取芯层厚度6 cm，面板厚度0.5 cm，泡沫铝相对密度44%时能充分发挥材料的吸能特性，此时芯层压缩比例为73.3%，复合防爆墙的削波系数为77.5%；随着爆炸载荷增强，复合防爆墙的削波系数呈现“强化-平衡-失稳”的变化态势。研究结果可为泡沫铝在抗爆防护中的应用提供参考。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251039
PDF(30)
摘要:
过渡金属碳化物因其自身的强共价键和金属特性，具有高硬度、高熔点、高电导率、耐腐蚀等优异的综合性能, 在航空航天、切削加工等极端环境具有广阔的应用前景。目前，由于过渡金属碳化物的强共价键和低扩散系数，其烧结制备所需的温度极高，制备高致密度且性能优异的块体陶瓷具有挑战性。高温高压烧结方法可以有效地降低烧结温度，缩短烧结时间，抑制晶粒生长，提高致密化程度，并且保持物相纯净等优点。从高温高压合成的角度，综述了数种典型过渡金属碳化物（ⅣB~ⅥB族）的制备、力学性能、微观机制的研究进展，总结并展望了过渡金属碳化物陶瓷的未来前景和发展方向。
过渡金属碳化物因其自身的强共价键和金属特性，具有高硬度、高熔点、高电导率、耐腐蚀等优异的综合性能, 在航空航天、切削加工等极端环境具有广阔的应用前景。目前，由于过渡金属碳化物的强共价键和低扩散系数，其烧结制备所需的温度极高，制备高致密度且性能优异的块体陶瓷具有挑战性。高温高压烧结方法可以有效地降低烧结温度，缩短烧结时间，抑制晶粒生长，提高致密化程度，并且保持物相纯净等优点。从高温高压合成的角度，综述了数种典型过渡金属碳化物（ⅣB~ⅥB族）的制备、力学性能、微观机制的研究进展，总结并展望了过渡金属碳化物陶瓷的未来前景和发展方向。
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doi: 10.11858/gywlxb.20240956
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摘要:
为了探究金属氧化物种类对铝热剂燃烧特性的影响，选取了Bi2O3、Fe2O3、MnO2、CuO和MoO3 5种金属氧化物，采用液相混合制备了二元铝热剂，对5种铝热剂的反应热值、自蔓延燃烧特性、反应压力与点火延迟时间等燃烧特性进行了系统研究。结果表明：金属氧化物种类对铝热剂的燃烧特性有显著影响；Al-MoO3具有最高的反应热值（氩气中4.10 kJ/g）、火焰蔓延速率（18.77 m/s）、火焰温度，以及最短的点火延迟时间（1.15 s）；Al-Bi2O3表现出最高的压力峰值和升压速率，压力峰值分别为Al-CuO、Al-MnO2、Al-Fe2O3、Al-MoO3的1.9倍、3.5倍、14.6倍、24.3倍。通过选择合适的金属氧化剂，可以实现铝热剂燃烧特性调控，为其在军事和工业领域应用提供基础。
为了探究金属氧化物种类对铝热剂燃烧特性的影响，选取了Bi2O3、Fe2O3、MnO2、CuO和MoO3 5种金属氧化物，采用液相混合制备了二元铝热剂，对5种铝热剂的反应热值、自蔓延燃烧特性、反应压力与点火延迟时间等燃烧特性进行了系统研究。结果表明：金属氧化物种类对铝热剂的燃烧特性有显著影响；Al-MoO3具有最高的反应热值（氩气中4.10 kJ/g）、火焰蔓延速率（18.77 m/s）、火焰温度，以及最短的点火延迟时间（1.15 s）；Al-Bi2O3表现出最高的压力峰值和升压速率，压力峰值分别为Al-CuO、Al-MnO2、Al-Fe2O3、Al-MoO3的1.9倍、3.5倍、14.6倍、24.3倍。通过选择合适的金属氧化剂，可以实现铝热剂燃烧特性调控，为其在军事和工业领域应用提供基础。
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doi: 10.11858/gywlxb.20240953
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摘要:
通过缠绕的方式可以增加绳索界面的接触摩擦系数，进而提升其应用的安全性与稳定性，然而，当前关于高弹性模量与低弹性模量纤维缠绕的粘滑特性及动摩擦力学行为的研究尚不充足，特别是其与速度相关的粘-滑转换机制尚欠缺。本文基于此设计了纤维缠绕的界面粘滑实验，研究了弹性模量较高的碳纤维以及弹性模量较低的聚合物纤维在不同加载条件下的界面摩擦力学性能，探讨了不同加载速度以及界面润滑条件对两种纤维滑移时的影响规律。研究结果表明界面间的滑动状态主要由材料的弹性模量以及界面间滑移速度共同决定，低弹性模量材料相较于高弹性模量材料更容易脱离粘滑状态进入纯滑动状态，润滑状态下的界面摩擦系数在不同滑移速度下的差异更加明显，理论结果表明初始阶段纤维缠绕的界面摩擦系数分布并不均匀，而是与缠绕角度呈反比的关系，且相比之下模量较高的材料的界面滑移状态同步性更强。该研究可为纤维缠绕的界面摩擦与安全使用提供理论和技术支撑。
通过缠绕的方式可以增加绳索界面的接触摩擦系数，进而提升其应用的安全性与稳定性，然而，当前关于高弹性模量与低弹性模量纤维缠绕的粘滑特性及动摩擦力学行为的研究尚不充足，特别是其与速度相关的粘-滑转换机制尚欠缺。本文基于此设计了纤维缠绕的界面粘滑实验，研究了弹性模量较高的碳纤维以及弹性模量较低的聚合物纤维在不同加载条件下的界面摩擦力学性能，探讨了不同加载速度以及界面润滑条件对两种纤维滑移时的影响规律。研究结果表明界面间的滑动状态主要由材料的弹性模量以及界面间滑移速度共同决定，低弹性模量材料相较于高弹性模量材料更容易脱离粘滑状态进入纯滑动状态，润滑状态下的界面摩擦系数在不同滑移速度下的差异更加明显，理论结果表明初始阶段纤维缠绕的界面摩擦系数分布并不均匀，而是与缠绕角度呈反比的关系，且相比之下模量较高的材料的界面滑移状态同步性更强。该研究可为纤维缠绕的界面摩擦与安全使用提供理论和技术支撑。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251031
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摘要:
为了提高现场混装乳化炸药的爆炸性能，将氮元素含量丰富的氮化硅引入炸药，通过空中爆炸、爆速和铅柱压缩实验，测定了氮化硅含量对现场混装乳化炸药空中冲击波参数、爆速和猛度的影响。实验结果表明，随着氮化硅含量从0%提升至1.2%：炸药的密度由1.02 g/cm3提升至1.11 g/cm3；空中冲击波压力峰值由0.1156 MPa提升至0.2977 MPa再下降到0.2408 MPa，最大峰值为最小值的1.57倍；比冲量由9.22 Pa•s提升至23.00 Pa•s再下降到19.59 Pa•s，最大比冲量为最小值的1.49倍；爆速则呈现先下降（3265.66 m/s）后上升到（4830.60 m/s）再下降（4541.51 m/s）的变化趋势，最大爆速为最小值的1.47倍；猛度由13.86 mm提升至19.40 mm再缩减到17.18 mm，最大猛度为最小值的1.40倍。实验结果显示，氮化硅能够提高现场混装乳化炸药的爆炸性能，对现场混装乳化炸药配方优化设计具有一定的参考意义。
为了提高现场混装乳化炸药的爆炸性能，将氮元素含量丰富的氮化硅引入炸药，通过空中爆炸、爆速和铅柱压缩实验，测定了氮化硅含量对现场混装乳化炸药空中冲击波参数、爆速和猛度的影响。实验结果表明，随着氮化硅含量从0%提升至1.2%：炸药的密度由1.02 g/cm3提升至1.11 g/cm3；空中冲击波压力峰值由0.1156 MPa提升至0.2977 MPa再下降到0.2408 MPa，最大峰值为最小值的1.57倍；比冲量由9.22 Pa•s提升至23.00 Pa•s再下降到19.59 Pa•s，最大比冲量为最小值的1.49倍；爆速则呈现先下降（3265.66 m/s）后上升到（4830.60 m/s）再下降（4541.51 m/s）的变化趋势，最大爆速为最小值的1.47倍；猛度由13.86 mm提升至19.40 mm再缩减到17.18 mm，最大猛度为最小值的1.40倍。实验结果显示，氮化硅能够提高现场混装乳化炸药的爆炸性能，对现场混装乳化炸药配方优化设计具有一定的参考意义。
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doi: 10.11858/gywlxb.20251021
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摘要:
采用准静态单轴压缩实验、循环压缩实验和有限元数值模拟，对不同角度、间距和连接方式的多层嵌套内凹六边形单胞结构及其串联结构的变形行为和吸能特性进行分析。结果表明，多层嵌套结构多发生剪切变形，应力小且多集中在斜杆连接处；角度更大、间距更小的交替方式连接的单胞结构拥有更长的平台期；负泊松比单胞结构的角度为65°的试件吸能更好，且同向连接以及间距增大有助于吸能的提升；角度和间距对串联结构平台期的影响与单胞结构相同，连接方式的影响则相反；角度和间距的增大、连接方式的改变与吸能成正反馈；在循环压缩实验下，试件更易发生分层破坏和塑性断裂，多出现在二次循环后，并伴随着应力软化和能量耗散行为，其效果随着循环次数的增加而加重。
采用准静态单轴压缩实验、循环压缩实验和有限元数值模拟，对不同角度、间距和连接方式的多层嵌套内凹六边形单胞结构及其串联结构的变形行为和吸能特性进行分析。结果表明，多层嵌套结构多发生剪切变形，应力小且多集中在斜杆连接处；角度更大、间距更小的交替方式连接的单胞结构拥有更长的平台期；负泊松比单胞结构的角度为65°的试件吸能更好，且同向连接以及间距增大有助于吸能的提升；角度和间距对串联结构平台期的影响与单胞结构相同，连接方式的影响则相反；角度和间距的增大、连接方式的改变与吸能成正反馈；在循环压缩实验下，试件更易发生分层破坏和塑性断裂，多出现在二次循环后，并伴随着应力软化和能量耗散行为，其效果随着循环次数的增加而加重。
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doi: 10.11858/gywlxb.20240966
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摘要:
为解决Invar合金在实际应用中硬度低，使用寿命有限的问题，采用双辉等离子表面合金化技术(DGPSA)在Invar合金表面制备了Mo及CoCrFeNiMn硬质涂层，使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)研究了两种涂层的相结构、微观结构及元素分布。采用纳米压痕法研究了加载应变率对于两种硬质涂层表面硬度、弹性模量和蠕变性能的影响。制备Mo涂层厚度约为8.3μm，涂层内部致密均匀,涂层具有体心立方结构(BCC)；制备的CoCrFeNiMn涂层约为10μm，涂层内部存在少量孔隙，涂层具有面心立方结构(FCC)。纳米压痕实验测得Mo涂层和CoCrFeNiMn涂层的硬度分别为15.49GPa和8.18GPa，弹性模量分别为278.7GPa和227.12GPa，两种硬质涂层均显著提高了Invar合金的表面硬度、弹性模量且两种涂层均具有足够的韧性。两种涂层硬度均随应变率的增大而增大，展现出明显的应变率效应，弹性模量基本保持稳定。同时，两种涂层的蠕变行为会受到加载应变率的影响，两种涂层的纳米压痕蠕变行为主要表现为位错运动，Mo涂层的改性效果要优于CoCrFeNiMn涂层。
为解决Invar合金在实际应用中硬度低，使用寿命有限的问题，采用双辉等离子表面合金化技术(DGPSA)在Invar合金表面制备了Mo及CoCrFeNiMn硬质涂层，使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)研究了两种涂层的相结构、微观结构及元素分布。采用纳米压痕法研究了加载应变率对于两种硬质涂层表面硬度、弹性模量和蠕变性能的影响。制备Mo涂层厚度约为8.3μm，涂层内部致密均匀,涂层具有体心立方结构(BCC)；制备的CoCrFeNiMn涂层约为10μm，涂层内部存在少量孔隙，涂层具有面心立方结构(FCC)。纳米压痕实验测得Mo涂层和CoCrFeNiMn涂层的硬度分别为15.49GPa和8.18GPa，弹性模量分别为278.7GPa和227.12GPa，两种硬质涂层均显著提高了Invar合金的表面硬度、弹性模量且两种涂层均具有足够的韧性。两种涂层硬度均随应变率的增大而增大，展现出明显的应变率效应，弹性模量基本保持稳定。同时，两种涂层的蠕变行为会受到加载应变率的影响，两种涂层的纳米压痕蠕变行为主要表现为位错运动，Mo涂层的改性效果要优于CoCrFeNiMn涂层。
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2025, 39(7): 070101.
doi: 10.11858/gywlxb.20251045
摘要:
周期叠层梯度材料具有独立可控的波阻抗分布和极少的物相反应，已被用于实现准等熵加载。然而，由于制备技术的局限性，目前制备的周期叠层梯度材料的波系作用时间只有纳秒量级，难以获得更高量级的加载时间。为此，系统探究了流延技术，成功通过流延法结合低温致密化技术制备出大尺寸Al-Cu周期叠层梯度材料。通过微观结构表征和动态加载实验，验证了其质量和准等熵加载特性。结果表明：材料梯度结构明显，层间平行度高，层界面结合良好，无裂纹缺陷，且无金属间化合物生成；材料致密度达95.8%，整体变形量小于15 μm。Al-Cu周期叠层梯度材料以510.6 m/s的驱动速度加载6 μm厚Al靶时，加载波形振荡上升，加载时间接近1 μs。通过对实验材料Al/Cu周期层厚和Cu层波阻抗进行修正，设计模拟结果与实验曲线在加载趋势上吻合较好，表现出良好的准等熵加载特性。研究结果可为周期叠层梯度材料制备技术提供理论依据和技术支持。
2025, 39(7): 071301.
doi: 10.11858/gywlxb.20240932
摘要:
冲击波脉宽是冲击起爆过程中影响炸药冲击转爆轰的重要因素之一。为此，利用火炮平台，对1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯（1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene，TATB）-2钝感炸药进行了冲击起爆实验。通过改变冲击飞片厚度控制冲击波脉宽，采用电磁粒子速度计和示踪计记录冲击波速度、炸药的波后粒子速度等实验数据。通过数据分析，得到了TATB-2炸药的冲击波脉宽与爆轰距离等参数之间的关系。结果表明，脉宽效应对TATB-2炸药的冲击起爆过程有显著影响。研究结果可为理解钝感炸药的冲击起爆特性提供参考。
2025, 39(7): 074101.
doi: 10.11858/gywlxb.20251017
摘要:
结合实验与数值模拟，系统地分析了泡沫铝夹芯管在侧向爆炸载荷下的动态响应和能量吸收性能。通过弹道摆锤系统，开展了一系列侧向爆炸实验，分析了结构的几何参数、泡沫铝的相对密度以及炸药质量对泡沫铝夹芯管变形模态和抗爆性能的影响，获得了泡沫铝夹芯管在爆炸载荷作用下的最终变形模态和挠度。基于实验结果，通过数值模拟进一步比较了泡沫铝夹芯管和空心圆管夹芯管的抗爆性能，对空心圆管夹芯管在梯度与非梯度设计下的表现进行了对比分析。结果显示：在相同条件下，空心圆管夹芯管的最终变形均大于泡沫铝夹芯管，但两者之间的差异并不显著。在梯度空心圆管夹芯管结构中，最外层壁厚最大、中间层最薄的梯度配置在提升抗爆性能方面具有最佳的效果。此外，梯度空心圆管夹芯管的抗爆性能明显优于非梯度结构。
2025, 39(7): 074201.
doi: 10.11858/gywlxb.20251005
摘要:
为提升现有类混凝土材料的动态性能，在超材料混凝土基质中加入橡胶骨料形成新型抗冲击材料，并对其细观力学模型在冲击荷载作用下的动态响应进行数值模拟。对试件内各组分含量、级配、分布情况及适用材料模型进行系统标定和验证，分析了橡胶超材料混凝土在冲击荷载下的衰波能力及各组分相互作用规律，探讨了橡胶骨料在高幅值荷载下对橡胶超材料混凝土破坏模式、损伤区域及损伤程度的影响，并对橡胶含量及粒径进行了参数分析。数值模拟结果表明：橡胶骨料的加入不仅使混凝土的损伤区域呈现“分散”特征，还能够有效降低试件的损伤程度；橡胶骨料可提升试件韧性，抑制损伤程度的加剧；高橡胶含量对试件强度造成负面影响，形成损伤抑制与损伤加剧之间的矛盾，为确保两者平衡，建议橡胶骨料体积占骨料总体积的15%～30%。以上结果说明，在超材料混凝土中加入橡胶骨料能够有效提升试件的动态性能，为未来抗冲击材料的设计和工程应用提供参考。
2025, 39(7): 074202.
doi: 10.11858/gywlxb.20240968
摘要:
剪切增稠液（shear thickening fluid, STF）浸渍凯夫拉（Kevlar）织物是一种新型复合材料，相比纯Kevlar织物，具有更好的抗冲击性能，研究其动态本构模型具有重要的理论意义和应用价值。首先，通过引入动态增强因子（应变率效应）和残余强度因子，结合STF的流变特性和纱线拔出实验结果，发展了STF浸渍Kevlar织物的连续介质损伤力学本构模型；然后，利用提出的本构模型，开展了不同冲击速度下STF浸渍Kevlar织物侵彻的数值模拟；最后，将模拟结果与文献中的相关实验结果进行对比分析。结果表明：所建立的本构模型能够预测STF浸渍Kevlar织物在冲击载荷作用下的力学响应和破坏形貌，并且能够描述STF浸渍后Kevlar织物抗冲击性能的增强效应。
2025, 39(7): 074203.
doi: 10.11858/gywlxb.20240949
摘要:
将传统木结构建筑的榫卯连接方法引入多孔柱中，在保持多孔柱的孔隙率相同的情况下，探究了连接方式、高度、孔型和孔数对结构力学行为和吸能特性的影响；通过试验测试和有限元模拟计算，研究了多孔柱模型在单轴压缩作用下的力学行为和能量吸收性能。结果表明：榫卯式多孔结构在实现快速装配的同时，内凹形模型的后期承载力较好，六边形孔型模型的承载力和吸能特性较好，单孔模型的承载力较好，多孔模型的吸能特性较好。
2025, 39(7): 074204.
doi: 10.11858/gywlxb.20240882
摘要:
碳纤维增强聚合物（carbon fibre-reinforced polymer, CFRP）复合材料在破片冲击作用下的复杂侵彻行为和失效机制尚不明确，这一现状制约了其在防护领域的应用。针对实验手段在获取侵彻历程信息时面临的监测难度大、成本高昂等问题，构建了CFRP复合材料破片冲击有限元分析（finite element analysis, FEA）模型，采用基于应变的三维 Hashin 失效准则，并引入强度的速率依赖性关系。通过与实验结果对比，验证了FEA模型的有效性。模拟结果表明，在不同TNT当量和破片距爆点距离的条件下，破片的初速度和撞击倾角存在显著差异。将破片相对于靶板上不同平面间的倾角分别定义为
2025, 39(7): 074205.
doi: 10.11858/gywlxb.20240938
摘要:
了解液压支架的防冲性能是防治巷道冲击地压的关键。基于在吸能构件研究方面的基础，针对现有液压支架缓冲吸能性能不足的问题，提出了一种泡沫铝填充新型吸能构件，并开展了防冲立柱的吸能特性研究。通过数值模拟方法在不同壁厚多胞圆管中选择吸能性能最优的管件，进行了7种不同方式的泡沫铝填充，并通过准静态压溃实验验证数值模拟的准确性，分析得出吸能性能较优的吸能构件填充类型（MRYF类型）。通过落锤冲击液压系统耦合数值模拟方法，对不同冲击能量作用下的常规立柱（无安全阀作用）和构件吸能立柱（MRYF类型吸能构件单独作用）的冲击特性进行分析，进而比较强冲击能量作用下液压吸能立柱（安全阀单独作用）和液压-构件吸能立柱（MRYF类型吸能构件与安全阀共同作用）的吸能特性。结果表明：新型吸能构件的平均承载力增加18.11%，吸能量提升7.64%，载荷均方差减小10.75%，变形模式更规律，综合吸能性能更优异；不同冲击能量下，吸能立柱内的液体压力峰值均明显减小；强冲击能量作用下，液压-构件吸能立柱内的液体压力峰值相对于液压吸能立柱降低6.28 MPa，立柱内液体压力更加平稳；新型吸能构件的加入可实现让缩吸能，有效降低冲击载荷下立柱内的最大液体压力，并减少对安全阀施加的总冲击能量，提高安全阀对不同冲击载荷的适应性以及冲击载荷作用下支架立柱的抗冲击性能。
2025, 39(7): 075301.
doi: 10.11858/gywlxb.20240964
摘要:
为解决机器学习岩爆预测中存在离群样本、样本不均衡、麻雀搜索算法易陷入局部最优等问题，从数据预处理和算法改进2个角度建立岩爆预测模型。首先，基于岩性条件和应力条件，选取围岩最大切向应力、抗压强度、抗拉强度和弹性能量指数作为特征指标，采用3种机器学习算法，结合5折交叉验证方法构建预测模型。在数据预处理阶段，收集了174组国内外岩爆案例建立数据库，针对离群样本，引入局部离群因子（LOF）算法，根据岩爆等级逐级检测并剔除离群样本；针对样本不均衡问题，引入自适应过采样方法（ADASYN）增加少数类样本数目。采用3种混合策略改进麻雀搜索算法，利用改进的麻雀搜索算法（ISSA）对极限梯度提升树（XGBoost）、随机森林（RF）、多层感知机（MLP）3种机器学习算法参数寻优，分析准确率、精确率等多个评价指标，对模型进行有效性验证。结果表明，新构建的最优模型ISSA-XGBoost的准确率达到了94.12%，具有较高的预测准确率。此外，对4种特征指标进行特征重要性分析，确定了围岩最大切向应力是最重要特征。
