优先发表
优先发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章，这些文章目前处在编校过程，尚未确定卷期及页码，但可以根据DOI进行引用。
显示方式:
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0305
在线阅读
PDF 
本文被引
摘要:
为评估超高性能混凝土（ultra-high performance concrete, UHPC）板在中远距离爆炸荷载下的抗爆性能，开展了系列场地爆炸试验，系统分析了不同比例爆距对试件破坏模式的影响，并通过四点弯试验探讨了爆后残余承载力变化规律。试验结果表明，UHPC板在中远距离爆炸下整体结构保持完整，呈现典型弯曲损伤模式，背爆面损伤集中于跨中区域。为深入揭示UHPC板的动力响应机理，建立了等效单自由度（equivalent single-degree-of-freedom, SDOF）理论分析模型，对不同比例爆距下靶板的跨中峰值挠度进行了预测。理论分析表明，SDOF方法在预测跨中峰值挠度方面精度较高，但在损伤较轻时存在一定高估。为进一步研究UHPC板破坏机理，采用连续面帽盖模型（CSC）对UHPC板的爆炸响应进行了有限元模拟。模拟结果与试验结果高度吻合，验证了有限元模型的准确性。考虑到材料力学性能的不确定性，引入高斯自相关空间随机场建立随机有限元模型，当自相关长度为10~20 mm时，预测的损伤特征与实际高度一致。本研究验证了UHPC在中远距离爆炸下的优异抗爆性能，证明了随机有限元模型的有效性，并揭示了材料变异性对UHPC结构抗爆性能评估的重要影响。
为评估超高性能混凝土（ultra-high performance concrete, UHPC）板在中远距离爆炸荷载下的抗爆性能，开展了系列场地爆炸试验，系统分析了不同比例爆距对试件破坏模式的影响，并通过四点弯试验探讨了爆后残余承载力变化规律。试验结果表明，UHPC板在中远距离爆炸下整体结构保持完整，呈现典型弯曲损伤模式，背爆面损伤集中于跨中区域。为深入揭示UHPC板的动力响应机理，建立了等效单自由度（equivalent single-degree-of-freedom, SDOF）理论分析模型，对不同比例爆距下靶板的跨中峰值挠度进行了预测。理论分析表明，SDOF方法在预测跨中峰值挠度方面精度较高，但在损伤较轻时存在一定高估。为进一步研究UHPC板破坏机理，采用连续面帽盖模型（CSC）对UHPC板的爆炸响应进行了有限元模拟。模拟结果与试验结果高度吻合，验证了有限元模型的准确性。考虑到材料力学性能的不确定性，引入高斯自相关空间随机场建立随机有限元模型，当自相关长度为10~20 mm时，预测的损伤特征与实际高度一致。本研究验证了UHPC在中远距离爆炸下的优异抗爆性能，证明了随机有限元模型的有效性，并揭示了材料变异性对UHPC结构抗爆性能评估的重要影响。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0227
摘要:
目前国内缺少对GJB1060.1-1991中规定的冲击设计载荷与GJB150.18-1986中规定的试验工况所对应的试验载荷的相关性研究，利用建立的中量级冲击试验多自由度质量刚度阻尼动力学模型，针对船体安装单自由度刚性设备（设备本身假设为刚体），开展GJB150.18-1986中规定工况下的冲击试验载荷计算，拟合得到冲击试验谱速度的计算公式，发现GJB150.18-86规定的标准工况下冲击试验谱速度在1.75~2.40 m/s之间，与GJB1060.1-1991中规定的DDAM（dynamic design analysis method）方法计算得到的冲击设计谱速度进行对比，分析设备安装频率、设备质量、摆锤高度等对试验载荷与设计载荷相关性的影响，结果表明，整体上冲击设计载荷大于冲击试验载荷，但在槽钢跨距较大（大于90 cm）的特定工况，可能出现冲击试验载荷更大，并给出了冲击设计谱速度与冲击试验谱速度的定量比值。
目前国内缺少对GJB1060.1-1991中规定的冲击设计载荷与GJB150.18-1986中规定的试验工况所对应的试验载荷的相关性研究，利用建立的中量级冲击试验多自由度质量刚度阻尼动力学模型，针对船体安装单自由度刚性设备（设备本身假设为刚体），开展GJB150.18-1986中规定工况下的冲击试验载荷计算，拟合得到冲击试验谱速度的计算公式，发现GJB150.18-86规定的标准工况下冲击试验谱速度在1.75~2.40 m/s之间，与GJB1060.1-1991中规定的DDAM（dynamic design analysis method）方法计算得到的冲击设计谱速度进行对比，分析设备安装频率、设备质量、摆锤高度等对试验载荷与设计载荷相关性的影响，结果表明，整体上冲击设计载荷大于冲击试验载荷，但在槽钢跨距较大（大于90 cm）的特定工况，可能出现冲击试验载荷更大，并给出了冲击设计谱速度与冲击试验谱速度的定量比值。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0295
摘要:
为探究孔间延时对爆破振动强度和频率特征的影响，基于单孔爆破振动预测模型和Blair非线性叠加理论，构建群孔爆破振动预测模型。并在江西某铜矿中验证其有效性：单孔、群孔爆破模拟波形与实测波形的峰值振速和主频误差均低于3.9%。基于该模型进行双孔爆破振动试验，利用蒙特卡罗思想，提取出500组双孔爆破振动波形特征（峰值振速、主频以各频带能量占比）构建样本集合。之后，选取出95%置信区间上限值和均值对不同延期时间及爆心距下的双孔叠加振动波的降振率、主频及各频带能量占比进行统计分析。结果表明，在同一爆心距下，随着延期时间的增加，降振率呈先增加后稳定的趋势，而主频呈逐渐减小的趋势，其高频带能量逐渐向低频带能量偏移；在同一延期时间下，随着爆心距的增加降振率整体逐渐减小，主频整体向低频偏移，其低频能量呈整体增大趋势，高频能量呈整体减小趋势。
为探究孔间延时对爆破振动强度和频率特征的影响，基于单孔爆破振动预测模型和Blair非线性叠加理论，构建群孔爆破振动预测模型。并在江西某铜矿中验证其有效性：单孔、群孔爆破模拟波形与实测波形的峰值振速和主频误差均低于3.9%。基于该模型进行双孔爆破振动试验，利用蒙特卡罗思想，提取出500组双孔爆破振动波形特征（峰值振速、主频以各频带能量占比）构建样本集合。之后，选取出95%置信区间上限值和均值对不同延期时间及爆心距下的双孔叠加振动波的降振率、主频及各频带能量占比进行统计分析。结果表明，在同一爆心距下，随着延期时间的增加，降振率呈先增加后稳定的趋势，而主频呈逐渐减小的趋势，其高频带能量逐渐向低频带能量偏移；在同一延期时间下，随着爆心距的增加降振率整体逐渐减小，主频整体向低频偏移，其低频能量呈整体增大趋势，高频能量呈整体减小趋势。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0304
摘要:
为研究隧道、煤矿围岩在掘进过程中爆破引起的扰动作用，采用自主研发的带围压装置的霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar，SHPB）试验系统，对红砂岩试件进行不同围压等级下的动态压缩试验，以探讨红砂岩在冲击荷载作用下的动态力学响应、破坏模式和能量耗散机制。试验结果表明：无围压状态下，应力-应变曲线呈现“两阶段”特征；而随着围压增加，应力-应变曲线由“两阶段”向“三阶段”变化。围压显著增强了红砂岩的动态抗压强度和峰值应变，二者均表现出显著的应变率效应和围压效应。破坏模式和能量耗散方面，无围压时，岩石试件在较高应变率作用下发生粉碎性破坏；而在围压条件下，试样的破坏程度显著减轻，最终表现为压剪破坏。在相同围压条件下，随着应变率的提高，反射能、反射率、透射能增大，透射率减小；相同应变率条件下，随着围压增大，岩石反射能、反射率减小，透射能、透射率增加；试件动态破坏时，耗散能受应变率与围压的协同调控，当围压恒定时，耗散能及耗散率随应变率增大而增加；当应变率恒定时，二者随围压增大而减小。
为研究隧道、煤矿围岩在掘进过程中爆破引起的扰动作用，采用自主研发的带围压装置的霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar，SHPB）试验系统，对红砂岩试件进行不同围压等级下的动态压缩试验，以探讨红砂岩在冲击荷载作用下的动态力学响应、破坏模式和能量耗散机制。试验结果表明：无围压状态下，应力-应变曲线呈现“两阶段”特征；而随着围压增加，应力-应变曲线由“两阶段”向“三阶段”变化。围压显著增强了红砂岩的动态抗压强度和峰值应变，二者均表现出显著的应变率效应和围压效应。破坏模式和能量耗散方面，无围压时，岩石试件在较高应变率作用下发生粉碎性破坏；而在围压条件下，试样的破坏程度显著减轻，最终表现为压剪破坏。在相同围压条件下，随着应变率的提高，反射能、反射率、透射能增大，透射率减小；相同应变率条件下，随着围压增大，岩石反射能、反射率减小，透射能、透射率增加；试件动态破坏时，耗散能受应变率与围压的协同调控，当围压恒定时，耗散能及耗散率随应变率增大而增加；当应变率恒定时，二者随围压增大而减小。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0287
摘要:
水下爆炸冲击波荷载具有显著的变异性和不确定性，为克服经典确定性经验模型忽略这种不确定性而导致预测偏差的问题，通过收集682组水下爆炸试验数据，对压力峰值pm、时间常数θ、冲量I及冲击波比能密度es关键荷载模型进行模型参数和模型误差的不确定性分析，并在Cole经验模型框架下构建水下爆炸冲击波荷载的Bayesian概率模型，采用Bayesian推断方法对模型参数进行更新和校准，实现爆炸冲击波荷载的概率化表征。结果表明：Cole模型计算参数变异系数介于0.03~0.48之间，模型误差变异系数介于0.19~0.38之间，其中仅压力峰值模型误差近似服从Normal分布，时间常数、冲量及比能密度模型误差呈明显偏态分布，且模型误差随比例爆距的增大逐渐趋于稳定；在有限试验样本条件下，Bayesian概率模型能够显著提升参数估计精度，有效降低模型不确定性，实现模型精度与试验成本之间的合理平衡。研究表明，所建水下爆炸冲击波荷载Bayesian概率模型能够合理描述荷载的不确定性特征，为水下结构抗爆可靠性设计提供考虑荷载变异性的随机输入，并为工程风险评估与概率分析提供更全面的依据。
水下爆炸冲击波荷载具有显著的变异性和不确定性，为克服经典确定性经验模型忽略这种不确定性而导致预测偏差的问题，通过收集682组水下爆炸试验数据，对压力峰值pm、时间常数θ、冲量I及冲击波比能密度es关键荷载模型进行模型参数和模型误差的不确定性分析，并在Cole经验模型框架下构建水下爆炸冲击波荷载的Bayesian概率模型，采用Bayesian推断方法对模型参数进行更新和校准，实现爆炸冲击波荷载的概率化表征。结果表明：Cole模型计算参数变异系数介于0.03~0.48之间，模型误差变异系数介于0.19~0.38之间，其中仅压力峰值模型误差近似服从Normal分布，时间常数、冲量及比能密度模型误差呈明显偏态分布，且模型误差随比例爆距的增大逐渐趋于稳定；在有限试验样本条件下，Bayesian概率模型能够显著提升参数估计精度，有效降低模型不确定性，实现模型精度与试验成本之间的合理平衡。研究表明，所建水下爆炸冲击波荷载Bayesian概率模型能够合理描述荷载的不确定性特征，为水下结构抗爆可靠性设计提供考虑荷载变异性的随机输入，并为工程风险评估与概率分析提供更全面的依据。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0248
摘要:
为研究杆状弹丸头形对其超高速撞击薄板的影响，采用SPH（smoothed particle hydrodynamics）方法，开展了平头、半球头、锥头等典型头形杆状弹丸超高速撞击薄板的数值仿真。结果表明，大钝角锥头及平头与薄板撞击产生的冲击波最强、弹体破碎最为剧烈、弹体质量和轴向动能损失最大，小钝角锥头、尖锥头及半球头次之。对弹头与薄板撞击产生冲击波的过程进行了建模分析，结果表明，存在弹头临界半锥角（与撞击速度、弹靶材料相关），使弹体破碎最为剧烈。研究结果可为非球形空间碎片防护设计等超高速碰撞问题提供参考。
为研究杆状弹丸头形对其超高速撞击薄板的影响，采用SPH（smoothed particle hydrodynamics）方法，开展了平头、半球头、锥头等典型头形杆状弹丸超高速撞击薄板的数值仿真。结果表明，大钝角锥头及平头与薄板撞击产生的冲击波最强、弹体破碎最为剧烈、弹体质量和轴向动能损失最大，小钝角锥头、尖锥头及半球头次之。对弹头与薄板撞击产生冲击波的过程进行了建模分析，结果表明，存在弹头临界半锥角（与撞击速度、弹靶材料相关），使弹体破碎最为剧烈。研究结果可为非球形空间碎片防护设计等超高速碰撞问题提供参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0297
摘要:
为探究槽腔深度对掘进断面后续破岩特性的影响，将具有不同深度槽腔的掘进断面简化为含不同深度空腔的砂岩试件，采用分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）试验系统进行动态压缩试验，分析试件动态力学性能、能量耗散特征及破碎形态的变化规律，进而优化现场掏槽参数。结果显示：对于空腔直径为10和20 mm的砂岩试件，随空腔深度的增大，动态峰值应力分别下降17.69%和39.05%，动态峰值应变分别增大7.58%和18.56%，耗散能分别提高22.87%和45.92%，耗散能密度分别提升26.92%和73.08%，且试件破碎块度逐渐减小，表明增大槽腔深度可降低后续岩体的抗破坏能力、增大其变形能力和能量利用率、改善其破碎效果；当空腔直径为20 mm时，试件的动态力学性能和能量耗散特征随空腔深度的变化速率更高，破碎块度更小，表明增大槽腔直径也有利于破岩；采用孔内-孔外复合延期掏槽技术，能够增大槽腔深度和直径，进而促使全断面炮孔利用率达96.1%，且保证岩石破碎块度均匀合理。
为探究槽腔深度对掘进断面后续破岩特性的影响，将具有不同深度槽腔的掘进断面简化为含不同深度空腔的砂岩试件，采用分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）试验系统进行动态压缩试验，分析试件动态力学性能、能量耗散特征及破碎形态的变化规律，进而优化现场掏槽参数。结果显示：对于空腔直径为10和20 mm的砂岩试件，随空腔深度的增大，动态峰值应力分别下降17.69%和39.05%，动态峰值应变分别增大7.58%和18.56%，耗散能分别提高22.87%和45.92%，耗散能密度分别提升26.92%和73.08%，且试件破碎块度逐渐减小，表明增大槽腔深度可降低后续岩体的抗破坏能力、增大其变形能力和能量利用率、改善其破碎效果；当空腔直径为20 mm时，试件的动态力学性能和能量耗散特征随空腔深度的变化速率更高，破碎块度更小，表明增大槽腔直径也有利于破岩；采用孔内-孔外复合延期掏槽技术，能够增大槽腔深度和直径，进而促使全断面炮孔利用率达96.1%，且保证岩石破碎块度均匀合理。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0234
摘要:
针对高速冲击下传统金属材料能量释放效率低、动态响应不足等瓶颈问题，聚焦于Ti-Zr-Nb-V系难熔高熵合金，利用其多组元协同效应开发出一种单相体心立方晶体结构（body-centered cubic, BCC）高熵合金(Ti2Zr)1.5NbVAl0.5，其晶格常数为3.3501 Å，平均晶粒尺寸为336.7 μm。随后开展了准静态、动态力学测试和直接弹道试验，结果表明，合金具有良好的强塑性协同效应，屈服强度为885.2 MPa，当压缩应变率由0.001 s−1升至6000 s−1时，屈服强度提升123%，并且低温下其对应变率的敏感性显著高于高温。当冲击速度由734 m/s升至1375 m/s时，弹丸的破碎程度加剧，准密闭容器内温度场不断升高至峰值2124.15 K，相应的释能持续时间由5 ms延长至12 ms。利用有限元-光滑粒子流体动力学耦合（finite element method-smoothed particle hydrodynamics, FEM-SPH）算法复现了高熵合金侵彻温升和破碎行为，验证了拟合的Johnson-Cook本构参数及Grüneisen状态方程的可靠性。微观分析揭示了(Ti2Zr)1.5NbVAl0.5高熵合金能量释放机制源于绝热剪切带内的位错重组，高速冲击下交滑移的抑制导致位错达到饱和状态，并引发局部晶格失稳进一步导致整体结构失效，而低速冲击下动态再结晶行为能够有效延缓失效进程。
针对高速冲击下传统金属材料能量释放效率低、动态响应不足等瓶颈问题，聚焦于Ti-Zr-Nb-V系难熔高熵合金，利用其多组元协同效应开发出一种单相体心立方晶体结构（body-centered cubic, BCC）高熵合金(Ti2Zr)1.5NbVAl0.5，其晶格常数为
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0278
摘要:
考虑二次起爆药柱位于燃料空气炸药（fuel air explosive, FAE）抛散后形成的云团外围的情况，开展云团起爆裕度研究。设计了含12.5 kg的FAE样机，通过抛散试验确定了云团的最大半径。将1 kg级HMX基炸药作为二次起爆药柱，通过试验研究，基于高速和超压测试得到了药柱距云团边缘的距离和云团起爆状态的关系，并确定了距离阈值。以云团边缘超压峰值作为衡量起爆裕度的指标，通过经验公式和数值模拟研究了满足云团起爆条件的边缘超压峰值的阈值，并基于临界能量流判据对超压峰值进行了辅助验证。结果表明：将1 kg级HMX基炸药置于云团外围同样可以使云团产生爆轰现象，但距云团边缘的距离不应超过0.5 m；当二次起爆药柱能量足够使云团能够发生稳定爆轰时，二次起爆药柱的位置对爆轰超压的影响不大；为保证云团的起爆性能，二次起爆药柱产生的云团边缘超压峰值不应小于5 MPa。本文考虑了云团起爆的严苛条件，研究结果可为二次起爆药柱设计提供支撑。
考虑二次起爆药柱位于燃料空气炸药（fuel air explosive, FAE）抛散后形成的云团外围的情况，开展云团起爆裕度研究。设计了含12.5 kg的FAE样机，通过抛散试验确定了云团的最大半径。将1 kg级HMX基炸药作为二次起爆药柱，通过试验研究，基于高速和超压测试得到了药柱距云团边缘的距离和云团起爆状态的关系，并确定了距离阈值。以云团边缘超压峰值作为衡量起爆裕度的指标，通过经验公式和数值模拟研究了满足云团起爆条件的边缘超压峰值的阈值，并基于临界能量流判据对超压峰值进行了辅助验证。结果表明：将1 kg级HMX基炸药置于云团外围同样可以使云团产生爆轰现象，但距云团边缘的距离不应超过0.5 m；当二次起爆药柱能量足够使云团能够发生稳定爆轰时，二次起爆药柱的位置对爆轰超压的影响不大；为保证云团的起爆性能，二次起爆药柱产生的云团边缘超压峰值不应小于5 MPa。本文考虑了云团起爆的严苛条件，研究结果可为二次起爆药柱设计提供支撑。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0225
摘要:
在国防与民用领域，一些装备和结构不可避免地会承受间断性的、高加载率的、重复性的强冲击作用，即所谓的重复冲击或冲击疲劳作用。要研究装备或结构的冲击疲劳行为，首先需要建立可靠的冲击疲劳试验技术或方法。对传统的Hopkinson杆冲击加载技术进行了修改和功能提升，并分析和研究了连续冲击时加载杆、试样、夹具等应力波传播问题，对作用于试样的冲击加载波的幅值、脉宽和应力波脉冲构型进行了分析与调制，以及对在冲击疲劳试验中如何实现单脉冲加载进行了理论分析。通过优化和改进撞击弹的撞击速度、长度以及弹体的几何形状实现了有效的加载波幅值、脉宽和应力波脉冲构型控制。最终提出了一种简单快速可适用于冲击疲劳试验的单脉冲加载方法，其原理为：通过设计加载杆的长度与材料参数，使试样和入射杆端面协同作用与分离，避免了加载杆上来回传播的应力波对试样的不规则随机二次或多次加载问题，实现了连续冲击时，每单次冲击对试样的单次加载功能。通过数值仿真和实际试验验证，证明了所提出的冲击疲劳单脉冲加载方法的有效性和可行性。并建立了用于剪切冲击疲劳的加载装置，获得了TC4钛合金的剪切冲击疲劳应力-寿命曲线。
在国防与民用领域，一些装备和结构不可避免地会承受间断性的、高加载率的、重复性的强冲击作用，即所谓的重复冲击或冲击疲劳作用。要研究装备或结构的冲击疲劳行为，首先需要建立可靠的冲击疲劳试验技术或方法。对传统的Hopkinson杆冲击加载技术进行了修改和功能提升，并分析和研究了连续冲击时加载杆、试样、夹具等应力波传播问题，对作用于试样的冲击加载波的幅值、脉宽和应力波脉冲构型进行了分析与调制，以及对在冲击疲劳试验中如何实现单脉冲加载进行了理论分析。通过优化和改进撞击弹的撞击速度、长度以及弹体的几何形状实现了有效的加载波幅值、脉宽和应力波脉冲构型控制。最终提出了一种简单快速可适用于冲击疲劳试验的单脉冲加载方法，其原理为：通过设计加载杆的长度与材料参数，使试样和入射杆端面协同作用与分离，避免了加载杆上来回传播的应力波对试样的不规则随机二次或多次加载问题，实现了连续冲击时，每单次冲击对试样的单次加载功能。通过数值仿真和实际试验验证，证明了所提出的冲击疲劳单脉冲加载方法的有效性和可行性。并建立了用于剪切冲击疲劳的加载装置，获得了TC4钛合金的剪切冲击疲劳应力-寿命曲线。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0362
摘要:
在钛基固态金属储氢技术应用及钛金属制品生产加工过程中极易形成氢气/钛粉两相体系，具有较高的爆炸风险。为探究氢气/钛粉两相体系爆炸特性，采用20 L球形爆炸装置，在氢气体积分数为0%～30%、钛粉粉尘浓度为100～700 g/m3范围内，对氢气/钛粉两相体系爆炸强度参数变化规律进行了研究，并结合爆炸产物，分析了爆炸强度参数变化规律形成机理。结果表明，氢气的存在会显著影响钛粉的爆炸强度。总体上，不同粉尘浓度钛粉的爆炸压力随氢气体积分数的增大先减小后增大再减小，当氢气体积分数为4%时降至最低，当氢气体积分数为29%时增至最大；不同粉尘浓度钛粉的爆炸压力上升速率随氢气体积分数增大先减小后增大，当氢气体积分数为4%时降至最低，当氢气体积分数为30%时增至最大。氢气/钛粉两相体系的最大爆炸压力同样随氢气体积分数的增大先减小后增大再减小，在氢气体积分数为4%时降至最低，在氢气体积分数为29%时达到峰值；最大爆炸压力上升速率随氢气体积分数的增大先减小后增大，当氢气体积分数为4%时达到最小值，随后持续上升，在氢气体积分数为30%时达到峰值。爆炸产物分析结果表明，低浓度氢气会导致或加剧钛粉的不完全氧化反应，进而导致钛粉爆炸强度降低；当氢气体积分数增至临界值后，氢气的自主燃烧将促进钛粉与氮气之间的反应，并促使爆炸过程由异相燃烧向均相燃烧转变，进而导致钛粉爆炸强度增大。
在钛基固态金属储氢技术应用及钛金属制品生产加工过程中极易形成氢气/钛粉两相体系，具有较高的爆炸风险。为探究氢气/钛粉两相体系爆炸特性，采用20 L球形爆炸装置，在氢气体积分数为0%～30%、钛粉粉尘浓度为100～700 g/m3范围内，对氢气/钛粉两相体系爆炸强度参数变化规律进行了研究，并结合爆炸产物，分析了爆炸强度参数变化规律形成机理。结果表明，氢气的存在会显著影响钛粉的爆炸强度。总体上，不同粉尘浓度钛粉的爆炸压力随氢气体积分数的增大先减小后增大再减小，当氢气体积分数为4%时降至最低，当氢气体积分数为29%时增至最大；不同粉尘浓度钛粉的爆炸压力上升速率随氢气体积分数增大先减小后增大，当氢气体积分数为4%时降至最低，当氢气体积分数为30%时增至最大。氢气/钛粉两相体系的最大爆炸压力同样随氢气体积分数的增大先减小后增大再减小，在氢气体积分数为4%时降至最低，在氢气体积分数为29%时达到峰值；最大爆炸压力上升速率随氢气体积分数的增大先减小后增大，当氢气体积分数为4%时达到最小值，随后持续上升，在氢气体积分数为30%时达到峰值。爆炸产物分析结果表明，低浓度氢气会导致或加剧钛粉的不完全氧化反应，进而导致钛粉爆炸强度降低；当氢气体积分数增至临界值后，氢气的自主燃烧将促进钛粉与氮气之间的反应，并促使爆炸过程由异相燃烧向均相燃烧转变，进而导致钛粉爆炸强度增大。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0273
摘要:
钠离子电池因资源丰富和成本优势成为储能领域的重要发展方向，但其机械滥用下的安全性研究仍显不足。本研究以18650 商用钠离子电池为对象，采用试验与模拟相结合的方法，系统研究了其在径向挤压下的失效机理。同时建立均质化有限元模型模拟其动态冲击（1~35 m/s）行为，并引入应力波理论分析其失效机理。结果表明，在准静态挤压下电池峰值载荷点与失效点高度吻合。挤压速度提升使峰值载荷增加，失效位移增大，但对0%荷电状态（state of charge, SOC）电池温升影响微弱。在动态冲击中，失效位移随冲击速度提高而减小，且在20 m/s后急剧下降；裂纹位置表现出明显的速度依赖性，从低速（<15 m/s）的中部，移至20 m/s的底部，并在30 m/s以上转移至冲击端，该行为主要由应力波的传播与反射叠加控制。可见，钠离子电池失效由结构失稳引发内短路导致，SOC主导低速挤压温升，而高速失效行为受应力波支配。所建模型可有效预测宏观力学响应，为电池安全设计提供重要依据。
钠离子电池因资源丰富和成本优势成为储能领域的重要发展方向，但其机械滥用下的安全性研究仍显不足。本研究以
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0102
摘要:
Mie-Grüneisen多介质混合模型可以很方便地应用于Mie-Grüneisen状态方程下的多介质问题中。在Mie-Grüneisen状态方程中，等熵曲线与Hugoniot绝热曲线是两种典型的参考状态曲线。然而，这两类曲线存在奇点，利用体积分数进行界面处理时则会造成困难，而传统混合模型却习惯将体积分数作为色函数来使用。其中的难点在于体积分数模型会因界面的扩散形态而产生零碎的流体体积。这些零碎的体积使得部分等熵曲线中会出现声速在界面附近不合理的偏高，并在收敛性条件下需要耗费更多的时间步来计算。另一方面，奇点会使得Hugoniot参考状态曲线下声速出现负值，阻断计算的进行。为了避免产生零碎的体积，这里将质量分数代替体积分数，并将流场中占一定比例的介质密度的倒数定义为比容。重定义后的比容，可以使得相对体积不小于流场整体的相对体积。这样，声速在界面附近形成一个低谷形状并避免出现峰值。另外，Mie-Grüneisen混合模型中部分方程含有参考状态参数的导数项，这些导数项在界面附近被定义成加权平均，但如果用质量分数直接做加权平均容易出现负值。为了保证界面附近不出现负值，对界面处的参考状态进行了优化。数值算例显示，质量分数虽然对计算结果的影响十分微弱，但是可以在等熵状态曲线下保证声速稳定，从而使用比体积分数更少的时间步。同时，质量分数还能在Hugoniot曲线下很好的处理声速的负值。这样可以保证计算既平稳又准确。
Mie-Grüneisen多介质混合模型可以很方便地应用于Mie-Grüneisen状态方程下的多介质问题中。在Mie-Grüneisen状态方程中，等熵曲线与Hugoniot绝热曲线是两种典型的参考状态曲线。然而，这两类曲线存在奇点，利用体积分数进行界面处理时则会造成困难，而传统混合模型却习惯将体积分数作为色函数来使用。其中的难点在于体积分数模型会因界面的扩散形态而产生零碎的流体体积。这些零碎的体积使得部分等熵曲线中会出现声速在界面附近不合理的偏高，并在收敛性条件下需要耗费更多的时间步来计算。另一方面，奇点会使得Hugoniot参考状态曲线下声速出现负值，阻断计算的进行。为了避免产生零碎的体积，这里将质量分数代替体积分数，并将流场中占一定比例的介质密度的倒数定义为比容。重定义后的比容，可以使得相对体积不小于流场整体的相对体积。这样，声速在界面附近形成一个低谷形状并避免出现峰值。另外，Mie-Grüneisen混合模型中部分方程含有参考状态参数的导数项，这些导数项在界面附近被定义成加权平均，但如果用质量分数直接做加权平均容易出现负值。为了保证界面附近不出现负值，对界面处的参考状态进行了优化。数值算例显示，质量分数虽然对计算结果的影响十分微弱，但是可以在等熵状态曲线下保证声速稳定，从而使用比体积分数更少的时间步。同时，质量分数还能在Hugoniot曲线下很好的处理声速的负值。这样可以保证计算既平稳又准确。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0229
摘要:
针对地质灾害高风险区段埋地管道所面临的落石冲击威胁，为深入探究其动力响应特性，采用缩尺模型试验与数值模拟相结合的方法，系统研究了埋地管道的动力响应特性。建立的试验模型缩尺比例为1∶10，利用落锤冲击试验装置，结合LS-DYNA有限元分析，探讨了管道埋深、壁厚、冲击参数、管道参数和土体特性（土体弹性模量和管土摩擦因数）对埋地管道的影响。试验结果表明：同一冲击高度下，管道埋深和壁厚越大，应变峰值越小；落锤偏心冲击时，冲击点偏离管道中心后，对管道上下截面的影响降低；冲击高度越高，管道中部应变峰值越大。数值模拟结果表明：管道最大应力和应变与管道直径、内压和冲击速度正相关，与冲击偏距、土体弹性模量和管道埋深负相关；管土摩擦因数增大对管道应力、的应变影响有限，超过0.3后影响甚微。基于Pearson相关性分析可知，冲击偏距、管道内压、管道直径、土体弹性模量和管土摩擦系数的影响程度依次降低，管道应变与管道内压、管径和管土摩擦因数呈正相关，与土体弹性模量和落石冲击偏距呈负相关；其中落石冲击偏距和管道内压对埋地管道力学响应的影响为中等偏强相关。
针对地质灾害高风险区段埋地管道所面临的落石冲击威胁，为深入探究其动力响应特性，采用缩尺模型试验与数值模拟相结合的方法，系统研究了埋地管道的动力响应特性。建立的试验模型缩尺比例为1∶10，利用落锤冲击试验装置，结合LS-DYNA有限元分析，探讨了管道埋深、壁厚、冲击参数、管道参数和土体特性（土体弹性模量和管土摩擦因数）对埋地管道的影响。试验结果表明：同一冲击高度下，管道埋深和壁厚越大，应变峰值越小；落锤偏心冲击时，冲击点偏离管道中心后，对管道上下截面的影响降低；冲击高度越高，管道中部应变峰值越大。数值模拟结果表明：管道最大应力和应变与管道直径、内压和冲击速度正相关，与冲击偏距、土体弹性模量和管道埋深负相关；管土摩擦因数增大对管道应力、的应变影响有限，超过0.3后影响甚微。基于Pearson相关性分析可知，冲击偏距、管道内压、管道直径、土体弹性模量和管土摩擦系数的影响程度依次降低，管道应变与管道内压、管径和管土摩擦因数呈正相关，与土体弹性模量和落石冲击偏距呈负相关；其中落石冲击偏距和管道内压对埋地管道力学响应的影响为中等偏强相关。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0170
摘要:
为探究远距离爆炸荷载作用下城市连续梁桥的动力响应和破坏机理，首先采用LS-DYNA实现了远距离爆炸荷载的高效加载和爆炸流固耦合数值计算。基于典型连续梁桥结构，建立精细化数值计算模型，分析了不同爆炸场景下桥梁的响应过程和典型破坏模式，并进一步研究了爆炸距离、爆炸当量、冲击角度对结构响应和破坏的影响。结果表明：远距离爆炸荷载下连续梁桥呈现整体性的响应，上部结构抬升和桥墩倾斜是响应过程中的典型特征，上部结构抬升受爆炸荷载及桥梁空间几何特性影响，而桥墩倾斜则与冲击波直接作用和上部结构移位相关；正冲击下，连续梁桥发生湿接头破坏、箱梁弯曲变形、墩顶和墩底压溃以及盖梁弯曲开裂等典型破坏模式，并且斜冲击下，下部结构还发生墩柱扭转现象；冲击角度和比例距离减小，均将加剧桥梁结构的整体损伤程度。根据提出的加权损伤因子评价可知，相比于冲击角度变化，连续梁桥整体损伤程度对比例距离变化更敏感。
为探究远距离爆炸荷载作用下城市连续梁桥的动力响应和破坏机理，首先采用LS-DYNA实现了远距离爆炸荷载的高效加载和爆炸流固耦合数值计算。基于典型连续梁桥结构，建立精细化数值计算模型，分析了不同爆炸场景下桥梁的响应过程和典型破坏模式，并进一步研究了爆炸距离、爆炸当量、冲击角度对结构响应和破坏的影响。结果表明：远距离爆炸荷载下连续梁桥呈现整体性的响应，上部结构抬升和桥墩倾斜是响应过程中的典型特征，上部结构抬升受爆炸荷载及桥梁空间几何特性影响，而桥墩倾斜则与冲击波直接作用和上部结构移位相关；正冲击下，连续梁桥发生湿接头破坏、箱梁弯曲变形、墩顶和墩底压溃以及盖梁弯曲开裂等典型破坏模式，并且斜冲击下，下部结构还发生墩柱扭转现象；冲击角度和比例距离减小，均将加剧桥梁结构的整体损伤程度。根据提出的加权损伤因子评价可知，相比于冲击角度变化，连续梁桥整体损伤程度对比例距离变化更敏感。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0023
摘要:
针对细长薄壁弹冲击下的高强钢-混凝土复合结构厚度极限计算问题，开展了细长薄壁弹冲击复合靶试验，基于试验结果分析了复合结构防护机理和弹体结构的破坏模式；在原有厚度极限计算模型的基础上，考虑了弹体结构强度这一关键因素，提出了新的厚度极限计算模型，并对相关参数经验性进行了讨论。研究结果表明：高强钢-混凝土复合结构的防护机理在于高强钢提供材料强度，混凝土背板提供支撑刚度，二者优势互补；由于细长薄壁弹体在冲击过程中易发生压缩胀裂破坏，计算模型必须考虑弹体结构强度对冲击效应的影响；复合结构的设计需同时兼顾高强钢力学性能和复合结构厚度极限2个方面。此外，本文计算模型存在参数具有经验性、计算结果偏保守等不足，后续研究还需对该模型加以修正。
针对细长薄壁弹冲击下的高强钢-混凝土复合结构厚度极限计算问题，开展了细长薄壁弹冲击复合靶试验，基于试验结果分析了复合结构防护机理和弹体结构的破坏模式；在原有厚度极限计算模型的基础上，考虑了弹体结构强度这一关键因素，提出了新的厚度极限计算模型，并对相关参数经验性进行了讨论。研究结果表明：高强钢-混凝土复合结构的防护机理在于高强钢提供材料强度，混凝土背板提供支撑刚度，二者优势互补；由于细长薄壁弹体在冲击过程中易发生压缩胀裂破坏，计算模型必须考虑弹体结构强度对冲击效应的影响；复合结构的设计需同时兼顾高强钢力学性能和复合结构厚度极限2个方面。此外，本文计算模型存在参数具有经验性、计算结果偏保守等不足，后续研究还需对该模型加以修正。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2026-0017
摘要:
提出了梯度陶瓷球金属复合结构，并基于12.7 mm穿甲燃烧弹的侵彻实验及其数值模拟，分析了多发弹体侵彻复合靶板过程中前后发弹体间的侵彻行为特征。采用Johnson-Cook和Johnson-Holmquist材料本构模型开展了系列的有限元模拟，讨论了陶瓷球尺寸、前后发弹体着弹间距和陶瓷球梯度排列方向等因素对复合结构抗弹性能的影响。结果表明：增大陶瓷球直径可显著扩大损伤区域并增强结构的非均匀性，从而提高了靶板对冲击位置的敏感性。在多发弹冲击条件下，前发弹体冲击造成的既有损伤会明显降低靶板的能量吸收能力，并改变后发弹体的侵彻行为，尤其在后发弹体着弹点位于损伤区域时更显著。并且在一定着弹间距下，由损伤不均匀性诱导的弹体偏转可在动能吸收相近的情况下有效降低背板的侵彻深度。与负梯度结构相比，正梯度陶瓷球复合装甲在相同面密度条件下可使首层陶瓷球的损伤面积减小14.8%~57.8%，并可有效限制初始损伤区的扩展，在多次打击下保持更高的结构完整性。可见，合理设计陶瓷球梯度分布能够有效改善复合装甲抗多次打击的防护性能。
提出了梯度陶瓷球金属复合结构，并基于12.7 mm穿甲燃烧弹的侵彻实验及其数值模拟，分析了多发弹体侵彻复合靶板过程中前后发弹体间的侵彻行为特征。采用Johnson-Cook和Johnson-Holmquist材料本构模型开展了系列的有限元模拟，讨论了陶瓷球尺寸、前后发弹体着弹间距和陶瓷球梯度排列方向等因素对复合结构抗弹性能的影响。结果表明：增大陶瓷球直径可显著扩大损伤区域并增强结构的非均匀性，从而提高了靶板对冲击位置的敏感性。在多发弹冲击条件下，前发弹体冲击造成的既有损伤会明显降低靶板的能量吸收能力，并改变后发弹体的侵彻行为，尤其在后发弹体着弹点位于损伤区域时更显著。并且在一定着弹间距下，由损伤不均匀性诱导的弹体偏转可在动能吸收相近的情况下有效降低背板的侵彻深度。与负梯度结构相比，正梯度陶瓷球复合装甲在相同面密度条件下可使首层陶瓷球的损伤面积减小14.8%~57.8%，并可有效限制初始损伤区的扩展，在多次打击下保持更高的结构完整性。可见，合理设计陶瓷球梯度分布能够有效改善复合装甲抗多次打击的防护性能。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0222
摘要:
基于Hashin等复合材料经典失效准则的宏观有限元模拟虽然能够考虑纤维断裂、基体损伤以及分层等宏观损伤机制，但无法反映碳纤维增强复合材料（Carbon fiber reinforced polymer，CFRP）内部的微观损伤行为，例如纤维和基体之间的界面脱粘。为了解决这个问题，建立了一个同时考虑纤维、基体和界面的多相细观力学模型，综合考虑纤维断裂、基体失效和界面脱粘等多种损伤机制，系统分析了横向拉伸/压缩、纵向拉伸/压缩以及面内/外剪切等典型载荷路径下单向碳纤维增强复合材料（Unidirectional carbon fiber reinforced polymer，UD CFRP）的损伤演化过程。结果表明：实验与仿真得到的峰值应力和失效应变的相对误差小于5%，同时模型预测的裂纹扩展路径与扫描电镜的观测结果一致，验证了考虑微观结构的微观力学模型的准确性。在此基础上，模型准确捕捉到了不同载荷条件下UD CFRP的损伤演化规律，这对于构建CFRP损伤容限设计准则和结构完整性评估体系具有重要工程价值。
基于Hashin等复合材料经典失效准则的宏观有限元模拟虽然能够考虑纤维断裂、基体损伤以及分层等宏观损伤机制，但无法反映碳纤维增强复合材料（Carbon fiber reinforced polymer，CFRP）内部的微观损伤行为，例如纤维和基体之间的界面脱粘。为了解决这个问题，建立了一个同时考虑纤维、基体和界面的多相细观力学模型，综合考虑纤维断裂、基体失效和界面脱粘等多种损伤机制，系统分析了横向拉伸/压缩、纵向拉伸/压缩以及面内/外剪切等典型载荷路径下单向碳纤维增强复合材料（Unidirectional carbon fiber reinforced polymer，UD CFRP）的损伤演化过程。结果表明：实验与仿真得到的峰值应力和失效应变的相对误差小于5%，同时模型预测的裂纹扩展路径与扫描电镜的观测结果一致，验证了考虑微观结构的微观力学模型的准确性。在此基础上，模型准确捕捉到了不同载荷条件下UD CFRP的损伤演化规律，这对于构建CFRP损伤容限设计准则和结构完整性评估体系具有重要工程价值。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0216
摘要:
为系统评估非致命动能弹丸对人体胸部的冲击安全性，设计并制备了一种结构可调、兼容仿真实验的一体化三肋胸部物理模型。首先通过弹体发射平台，在29和61 m/s速度下对SIR-X弹丸模型进行了刚性壁动力学验证，获得的力-时间曲线与北约AEP-99标准走廊吻合良好，证明了弹丸模型的可靠性。进一步使用该弹丸进行了56和86.5 m/s速度下的胸部冲击实验，测得胸壁位移及黏性准则的最大值（maximum viscosity criterion，VCmax，βvc,max）均落入AEP-99标准验证走廊范围内，表明该模型在中低速冲击（≤90 m/s）条件下具有良好的动态响应一致性和预测精度。其中56和86.5 m/s速度下的仿真与试验胸壁位移最大相对误差分别为16%和21%。弹丸硬度提高（从软到硬）在56和86.5 m/s工况下使VCmax分别由0.298 m/s升至0.336 m/s、由0.765 m/s升至0.856 m/s，高能工况放大效应更显著。肋间距在基准肋间距的80%～120%范围内变化时，对峰值位移和接触力的影响约±6%，VCmax波动范围为5.7%~6.2%，整体处于工程可接受范围内。与SHTIM（surrogate human thorax for impact model）对比，本文模型在56、86.5 m/s下的位移-时间响应更贴合走廊中线（βvc,max=0.308, 0.803 m/s，均在推荐区间），SHTIM在高能工况略低于下限，验证了本模型在响应精度与伤害判据一致性上的优势。针对NS、CONDOR、SIR-X和RB1FS等4种典型弹丸，在60~90 m/s速度范围内开展系统仿真，揭示了不同弹丸结构和材料对胸部损伤风险的影响机制。高速冲击（100~120 m/s）下，模型软组织层主导能量吸收与耗散，肋骨层峰值应力随速度显著升高并超过屈服极限，存在严重骨折风险。厚度敏感性分析显示，软组织层厚度对吸能和变形的调控作用最突出。
为系统评估非致命动能弹丸对人体胸部的冲击安全性，设计并制备了一种结构可调、兼容仿真实验的一体化三肋胸部物理模型。首先通过弹体发射平台，在29和61 m/s速度下对SIR-X弹丸模型进行了刚性壁动力学验证，获得的力-时间曲线与北约AEP-99标准走廊吻合良好，证明了弹丸模型的可靠性。进一步使用该弹丸进行了56和86.5 m/s速度下的胸部冲击实验，测得胸壁位移及黏性准则的最大值（maximum viscosity criterion，VCmax，βvc,max）均落入AEP-99标准验证走廊范围内，表明该模型在中低速冲击（≤90 m/s）条件下具有良好的动态响应一致性和预测精度。其中56和86.5 m/s速度下的仿真与试验胸壁位移最大相对误差分别为16%和21%。弹丸硬度提高（从软到硬）在56和86.5 m/s工况下使VCmax分别由0.298 m/s升至0.336 m/s、由0.765 m/s升至0.856 m/s，高能工况放大效应更显著。肋间距在基准肋间距的80%～120%范围内变化时，对峰值位移和接触力的影响约±6%，VCmax波动范围为5.7%~6.2%，整体处于工程可接受范围内。与SHTIM（surrogate human thorax for impact model）对比，本文模型在56、86.5 m/s下的位移-时间响应更贴合走廊中线（βvc,max=0.308, 0.803 m/s，均在推荐区间），SHTIM在高能工况略低于下限，验证了本模型在响应精度与伤害判据一致性上的优势。针对NS、CONDOR、SIR-X和RB1FS等4种典型弹丸，在60~90 m/s速度范围内开展系统仿真，揭示了不同弹丸结构和材料对胸部损伤风险的影响机制。高速冲击（100~120 m/s）下，模型软组织层主导能量吸收与耗散，肋骨层峰值应力随速度显著升高并超过屈服极限，存在严重骨折风险。厚度敏感性分析显示，软组织层厚度对吸能和变形的调控作用最突出。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0219
摘要:
深部煤岩爆破风险高、水力压裂受限，亟需可控破岩技术。高能产气剂作为一种先进高能气体压裂技术，以其卓越性能在破岩领域展现出显著优势，为煤炭高效安全开采提供了有力技术支撑。试验以高能产气剂外壳材料为突破口，研究不同外壳材料对煤岩破岩孔壁压力的影响，构建了全过程压力监测系统，选用PVC（polyvinyl chloride）透明、PVC白色和牛皮纸管3种外壳材料，进行孔壁压力试验，以衰减指数和可信度最为评价指标，对比得到材料物理性质对孔壁压力的影响。结果表明，启动剂点火后产生应力波和少量气体，应力波到达第1个峰值后，气体扩散致压力下降，应力波反射与气体膨胀波叠加形成第2个峰值，气体膨胀变化形成第3个峰值。因无主药剂，启动剂组压力峰值最小，升压时间最短，加载率最低，能量释放少，传递效率低。含主药剂的3组试验在距离高能产气剂 10 cm处达到压力峰值，约为200 MPa，升压时间控制在 20 ms附近。3组不同外壳材料的压力峰值衰减系数从大到小依次为：PVC透明外壳材料、PVC白色外壳材料、牛皮纸管。升压时间衰减系数从大到小依次为：PVC透明外壳材料、牛皮纸管、PVC白色外壳材料。加载率衰减系数从大到小依次为：PVC白色外壳材料、PVC透明外壳材料、牛皮纸管。PVC白色外壳材料因高弹性模量和低泊松比，在靠近高能产气剂位置的压力峰值、升压时间和加载率方面表现最佳，能量传递效率最高。PVC透明外壳材料在靠近高能产气剂位置的压力峰值和加载率高于纸管，但在远距离处低于纸管，表现出较强的方向性和集中性。纸管外壳材料能量分布均匀，但整体能量集中能力弱，升压时间和加载率均最低。研究结果为优化高能产气剂设计、提高破岩效果提供了理论依据。
深部煤岩爆破风险高、水力压裂受限，亟需可控破岩技术。高能产气剂作为一种先进高能气体压裂技术，以其卓越性能在破岩领域展现出显著优势，为煤炭高效安全开采提供了有力技术支撑。试验以高能产气剂外壳材料为突破口，研究不同外壳材料对煤岩破岩孔壁压力的影响，构建了全过程压力监测系统，选用PVC（polyvinyl chloride）透明、PVC白色和牛皮纸管3种外壳材料，进行孔壁压力试验，以衰减指数和可信度最为评价指标，对比得到材料物理性质对孔壁压力的影响。结果表明，启动剂点火后产生应力波和少量气体，应力波到达第1个峰值后，气体扩散致压力下降，应力波反射与气体膨胀波叠加形成第2个峰值，气体膨胀变化形成第3个峰值。因无主药剂，启动剂组压力峰值最小，升压时间最短，加载率最低，能量释放少，传递效率低。含主药剂的3组试验在距离高能产气剂 10 cm处达到压力峰值，约为200 MPa，升压时间控制在 20 ms附近。3组不同外壳材料的压力峰值衰减系数从大到小依次为：PVC透明外壳材料、PVC白色外壳材料、牛皮纸管。升压时间衰减系数从大到小依次为：PVC透明外壳材料、牛皮纸管、PVC白色外壳材料。加载率衰减系数从大到小依次为：PVC白色外壳材料、PVC透明外壳材料、牛皮纸管。PVC白色外壳材料因高弹性模量和低泊松比，在靠近高能产气剂位置的压力峰值、升压时间和加载率方面表现最佳，能量传递效率最高。PVC透明外壳材料在靠近高能产气剂位置的压力峰值和加载率高于纸管，但在远距离处低于纸管，表现出较强的方向性和集中性。纸管外壳材料能量分布均匀，但整体能量集中能力弱，升压时间和加载率均最低。研究结果为优化高能产气剂设计、提高破岩效果提供了理论依据。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0140
摘要:
氢能作为一种零碳能源，凭借其高能量密度和零碳排放的特性，在国防关键系统中具有广阔的应用前景。为提高能源的利用效率并保障安全，采用试验与数值模拟相结合的方法，系统研究了受限空间内氢气浓度对爆炸动力学特性的影响；在圆柱形容器中进行试验，使用压力传感器和高速摄像机记录爆炸过程中的压力变化和火焰传播规律；同时，结合CFD数值模拟技术，采用包含19步反应的氢气/空气详细化学反应机理，准确捕捉了预混气体爆炸过程中气流速度的时空演化过程。结果表明：最大爆炸压力出现在氢气体积分数为30%时，峰值达到0.623 94 MPa；火焰面积峰值在氢气体积分数为30%和45%工况下最大，相比体积分数为15%和60%时分别提高了14.6%和6.3%，其中，氢气体积分数为30%时，火焰面积在8.2 ms时最快达到峰值。此外，在圆柱侧壁与端壁交界区域，由于几何约束导致未燃氢气积聚，造成局部密度和压力升高，在流场中形成4个明显的高速区。在9 ms时，流场中心线上的气流速度呈对称分布，且单侧出现双峰值结构。在氢气体积分数为45%工况下，初期气流速度因局部热释放较强而呈现瞬态速度优势；而氢气体积分数为30%时，凭借其持续稳定的燃烧过程，气流在后期实现速度反超，体现出近化学计量比条件下的高效燃烧稳定性，为高效氢气燃烧系统的设计与性能提升提供了科学依据。
氢能作为一种零碳能源，凭借其高能量密度和零碳排放的特性，在国防关键系统中具有广阔的应用前景。为提高能源的利用效率并保障安全，采用试验与数值模拟相结合的方法，系统研究了受限空间内氢气浓度对爆炸动力学特性的影响；在圆柱形容器中进行试验，使用压力传感器和高速摄像机记录爆炸过程中的压力变化和火焰传播规律；同时，结合CFD数值模拟技术，采用包含19步反应的氢气/空气详细化学反应机理，准确捕捉了预混气体爆炸过程中气流速度的时空演化过程。结果表明：最大爆炸压力出现在氢气体积分数为30%时，峰值达到0.623 94 MPa；火焰面积峰值在氢气体积分数为30%和45%工况下最大，相比体积分数为15%和60%时分别提高了14.6%和6.3%，其中，氢气体积分数为30%时，火焰面积在8.2 ms时最快达到峰值。此外，在圆柱侧壁与端壁交界区域，由于几何约束导致未燃氢气积聚，造成局部密度和压力升高，在流场中形成4个明显的高速区。在9 ms时，流场中心线上的气流速度呈对称分布，且单侧出现双峰值结构。在氢气体积分数为45%工况下，初期气流速度因局部热释放较强而呈现瞬态速度优势；而氢气体积分数为30%时，凭借其持续稳定的燃烧过程，气流在后期实现速度反超，体现出近化学计量比条件下的高效燃烧稳定性，为高效氢气燃烧系统的设计与性能提升提供了科学依据。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0301
摘要:
为准确描述核级不锈钢Z2CN18.10在动态载荷下的力学行为，通过电子万能试验机和传统Hopkinson拉杆系统开展了准静态与高应变率拉伸试验，获取了该材料在常温至400 ℃、应变率10−3~103 s−1范围内的应力-应变响应。针对传统Hopkinson杆无法实现大应变加载的局限，采用电磁驱动双向Hopkinson拉杆测量了Z2CN18.10不锈钢在不同应力三轴度下的失效应变。基于实验数据拟合了Johnson-Cook本构模型和失效准则参数，并通过空气炮高速冲击试验验证了模型的有效性。结果表明，数值仿真与试验关于破孔尺寸、峰值应变和支撑反力的差值分别为4.4%、7.5%和2.3%，吻合良好。建立的Z2CN18.10不锈钢可靠动态本构模型和失效准则可为核电站管道系统的抗冲击设计与安全评估提供了重要的方法与数据基础。
为准确描述核级不锈钢Z2CN18.10在动态载荷下的力学行为，通过电子万能试验机和传统Hopkinson拉杆系统开展了准静态与高应变率拉伸试验，获取了该材料在常温至400 ℃、应变率10−3~103 s−1范围内的应力-应变响应。针对传统Hopkinson杆无法实现大应变加载的局限，采用电磁驱动双向Hopkinson拉杆测量了Z2CN18.10不锈钢在不同应力三轴度下的失效应变。基于实验数据拟合了Johnson-Cook本构模型和失效准则参数，并通过空气炮高速冲击试验验证了模型的有效性。结果表明，数值仿真与试验关于破孔尺寸、峰值应变和支撑反力的差值分别为4.4%、7.5%和2.3%，吻合良好。建立的Z2CN18.10不锈钢可靠动态本构模型和失效准则可为核电站管道系统的抗冲击设计与安全评估提供了重要的方法与数据基础。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2025-0243
摘要:
为解决材料动态复合加载过程中实现稳定应力比的难题，基于电磁Hopkinson杆（electromagnetic Hopkinson bar, ESHB）平台开发了一种新型装置，实现了单边同步动态拉/压-扭复合加载。阐述了装置的构型与加载原理，该装置可以独立产生梯形拉伸/压缩应力波和扭转应力波。通过精度达0.1 μs的数字延时发生器确保了加载的同步性，可将不同类型波到达试样的时间差控制在5 μs内，克服了波速不同带来的挑战。此外，还分析了同步控制方法及波的传播历程。为验证该装置，对CoCrFeMnNi高熵合金试样进行了动态拉-扭实验。实验结果证明了该装置的高可靠性和有效性，加载过程中可以实现试样达到约1.7的稳定应力比。更重要的是，实验证明梯形波加载能显著提升动态复合加载中的应力比稳定性，效果远超正弦波加载。该实验方法使研究材料在复杂应力状态（高应变率、多轴加载）下的动态力学响应成为可能，稳定应力比加载的成功实现，为精准表征动态多轴条件下材料的屈服准则与失效机制开辟了新途径。
为解决材料动态复合加载过程中实现稳定应力比的难题，基于电磁Hopkinson杆（electromagnetic Hopkinson bar, ESHB）平台开发了一种新型装置，实现了单边同步动态拉/压-扭复合加载。阐述了装置的构型与加载原理，该装置可以独立产生梯形拉伸/压缩应力波和扭转应力波。通过精度达0.1 μs的数字延时发生器确保了加载的同步性，可将不同类型波到达试样的时间差控制在5 μs内，克服了波速不同带来的挑战。此外，还分析了同步控制方法及波的传播历程。为验证该装置，对CoCrFeMnNi高熵合金试样进行了动态拉-扭实验。实验结果证明了该装置的高可靠性和有效性，加载过程中可以实现试样达到约1.7的稳定应力比。更重要的是，实验证明梯形波加载能显著提升动态复合加载中的应力比稳定性，效果远超正弦波加载。该实验方法使研究材料在复杂应力状态（高应变率、多轴加载）下的动态力学响应成为可能，稳定应力比加载的成功实现，为精准表征动态多轴条件下材料的屈服准则与失效机制开辟了新途径。
