金属桥箔电爆炸及飞片驱动过程的计算
李涛, 傅华, 谭多望, 李强, 卢敏
2010, 30(1): 70-74. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0070-05
根据小尺寸铜桥箔电爆炸实验结果,确定了桥箔欧姆电阻模型的计算参数。采用Sesame数据库, 建立了一种金属桥箔电爆炸及飞片驱动过程的计算方法。通过编制的EDF1.0程序,给出的计算结果再现了 桥箔电爆炸及飞片驱动全过程,计算得到的飞片末速度与桥箔爆炸电流密度呈线性关系,与经典的电格尼模 型结论一致。
关键词: 流体力学, 电爆炸, Sesame数据库, 金属桥箔, 飞片驱动
细观尺度下塑料粘结炸药热点生成的初步模拟
傅华, 刘仓理, 王文强, 谭多望, 李涛
2008, 28(6): 515-520. doi: 10.11883/1001-1455(2008)06-0515-06
采用有限元与离散元相结合的方法模拟了塑料粘结炸药在冲击载荷下热点生成的细观过程,计算中炸药晶体采用有限元法,粘结剂采用离散元法。结果表明热点多集中在晶体间变形较大的粘结剂部分,粘结剂与晶体间冲击波的相互作用是热点生成的重要原因;HMX晶体温度明显低于粘结剂,且晶体边界温度高于内部温度。
关键词: 流体力学, 热点, 细观模拟, 塑料粘结炸药, 有限元, 离散元
强约束球形装药反应裂纹传播和反应烈度表征实验
李涛, 胡海波, 尚海林, 傅华, 文尚刚, 喻虹
2020, 40(1): 011402. doi: 10.11883/bzycj-2019-0348
炸药燃烧的高温高压气体产物可以进入基体裂纹中引发炸药表面热传导燃烧,形成所谓的对流燃烧。在一定约束条件下,不断上升的气体压力反过来又使炸药基体产生更多的裂纹,为对流燃烧提供更多的通道和燃烧表面积,快速生成大量产物气体导致高烈度反应现象的产生。本文中设计了一种新型强约束球形装药中心点火实验,针对一种HMX为基的PBX炸药,对高烈度反应条件下燃烧裂纹传播和反应增长过程进行了观测,实验中采用测得的反应压力和壳体速度历程对反应烈度进行了量化表征。在带窗口结构中,早期炸药中的燃烧裂纹不可见;中期燃烧裂纹扩展到药球表面时,先形成4条沿经线方向近似对称的主裂纹,随后环向贯通并扩展到整个药球表面;最后的剧烈反应造成强烈发光。上述反应演化经历低压增长阶段约为100 μs,之后伴随着壳体变形膨胀产生剧烈的反应,此时产物压力在约10 μs时间内超过1 GPa,并形成约20%相对于裸炸药爆轰的超压输出。在全钢结构中,20 mm厚的壳体膨胀速度最大可达到500 m/s,此时壳体完全破裂。
关键词: 对流燃烧, 脆性PBX炸药, 反应裂纹, 剧烈爆炸
压装密实炸药装药非冲击点火反应传播与烈度演化实验研究进展
胡海波, 傅华, 李涛, 尚海林, 文尚刚
2020, 40(1): 011401. doi: 10.11883/bzycj-2019-0346
简要概述了国内外同行最近二十多年来对炸药安全性精密物理实验研究认识进展历程,聚焦分析了炸药安全性研究领域一些传统流派在事故反应机理认知和反应行为建模理论方法上的通常误区。本文中还引证了本研究团队近年开展的一组分解实验进行案例点评,对非冲击点火事故反应在装药结构中的传播及反应演化行为的复杂表现背后共同的基本行为机制进行了集中解读。本文中介绍的系列实验从主导机理视角展示了非冲击点火事故演化物理图像的诸多关键细节。对典型密实炸药而言,非冲击点火反应的本质是炸药表面层燃烧反应主体行为,因高压气体产物流动与炸药间隙及基体中裂纹演化耦合,使反应烈度走向呈现极度非线性特征,同时会因主炸药的燃速特性及约束结构的变形、破裂而存在限制,使得密实炸药DDT转化难于在典型装药结构中发生。
关键词: 密实炸药, 非冲击点火, 层流燃烧, 缝隙对流, 基体断裂, 结构响应, 反应烈度, 建模校验
PBX 炸药的拉伸断裂损伤分析
李俊玲, 傅华, 谭多望, 卢芳云
2011, 31(6): 624-629. doi: 10.11883/1001-1455(2011)06-0624-06
采用巴西实验作为间接拉伸加载手段,研究了某PBX(polymer-bondedexplosive)炸药试样拉伸作 用下的断裂损伤特性。发展了PBX炸药的光学制备技术,获得了试样在光学显微镜下的细观表面形貌和断 裂损伤形貌,结合高速摄影和数字相关分析技术获得了试样的形变和破坏过程。实验结果表明该PBX炸药 的静态拉伸强度低于3MPa,破坏应变也非常小。根据观测结果,运用晶体穿晶断裂和临界脱粘理论对PBX 炸药的拉伸断裂模式进行了分析,认为脱粘裂纹在加载早期即可成核;当晶体开始发生断裂后试样发生宏观 破坏。颗粒尺寸较大的晶体容易发生穿晶断裂,颗粒尺寸很小的晶体则容易发生界面脱粘。
关键词: 固体力学, PBX炸药, 巴西实验, 细观断裂损伤, 数字相关
APX-RS相机在高速摄影中的应用
赵继波, 文尚刚, 谭多望, 张光升, 傅华, 李涛
2009, 29(1): 90-94. doi: 10.11883/1001-1455(2009)01-0090-05
通过分析APX-RS数字化相机的性能特点及主要技术指标,设计了针对高速运动中高速段、中速段及低速段的运动物体飞行姿态拍摄的动态实验,得到了飞行物体清晰的拍摄图像和准确的运动速度。结果表明,该相机能较好地记录4Ma以内的高速运动物体的飞行过程。
关键词: 爆炸力学, 飞行过程, 动态实验, 数字化相机
低冲击加载下JOB-9003炸药的反应阈值
李金河, 傅华, 曾代朋, 李涛
2015, 35(6): 876-880. doi: 10.11883/1001-1455(2015)06-0876-05
发展了一种研究炸药反应阈值的实验方法和分析技术:采用火药炮发射飞片的加载技术产生低冲击加载压力,应用电磁粒子速度计测量JOB-9003炸药后界面与PMMA之间界面粒子速度。通过分析界面粒子速度曲线,得到了低冲击加载下炸药与PMMA之间的界面粒子速度历史,获得了入射压力与未反应和反应后的界面粒子速度之间的up-p关系。JOB-9003炸药在低冲击加载下的化学反应阈值和点火阈值分别为1.42、2.62 GPa。
关键词: 爆炸力学, 反应阈值, 电磁粒子速度计, 界面粒子速度, 飞片, 火药炮
非均质结构PBX炸药的动态压缩过程模拟
傅华, 李克武, 李涛, 刘仓理, 彭金华
2016, 36(1): 17-23. doi: 10.11883/1001-1455(2016)01-0017-07
采用离散元方法,构建了考虑PBX炸药晶体颗粒与黏结剂非均匀性的计算模型,通过在炸药试样两端采用相向飞片加载、将原SHPB实验的应力边界替代为速度边界的方法,开展了PBX炸药的动态压缩数值模拟研究,再现了考虑PBX炸药非均质特性的SHPB实验过程,获得了不同加-卸载路径下炸药应力应变曲线以及相应的损伤破坏图像。模拟结果表明:在动态压缩过程中,虽然PBX炸药处于整体应力平衡,由于PBX高度非均质性,内部应力分布并不均匀,晶体间应力以应力桥形式传递;应力曲线为试样整体平均,试样内局部所受真实应力可能高于曲线峰值应力;出现卸载回滞曲线的试样发生局部损伤破坏,而完全软化曲线的试样发生整体失稳破坏。
关键词: 固体力学, 动态压缩, 离散元方法, PBX炸药, SHPB实验
单轴压缩下2种PBX炸药的动态变形损伤及其温升效应
李涛, 傅华, 李克武, 谷岩, 刘仓理
2017, 37(1): 120-125. doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0120-06
通过炸药单轴压缩实验,利用高速摄影和高速红外热像仪,对2种典型PBX炸药变形损伤过程和温升效应进行了实时观测。实验结果表明,2种典型PBX炸药的损伤以及温升效应表现出明显差别:低粘结剂含量的炸药表现出明显的脆性特征,材料应力应变曲线中的应变软化阶段是伴随着材料损伤的演化过程,最终的失稳破坏导致样品中贯穿裂纹的形成,非均匀的裂纹分布对应于局部高温带的出现; 高粘结剂含量的炸药表现出明显的韧性特征,材料应力应变曲线未出现应变软化现象,变形损伤分布较均匀,但剪切方向出现网络状的温升分布。
关键词: 固体力学, 损伤, 温升效应, 单轴压缩, 塑料粘结炸药
冲击加载下样品软回收过程中的侧向稀疏效应
胡秋实, 赵锋, 李克武, 傅华, 宋振飞
2016, 36(4): 532-540. doi: 10.11883/1001-1455(2016)04-0532-09
通过数值模拟, 计算冲击加载下样品经历一维应变加载过程和侧向稀疏过程产生的塑性功, 给出试样内部从冲击加载开始到进入回收桶前全过程的应力随时间变化的历程。结果表明:侧向稀疏过程开始后,样品在径向汇聚波的作用下受循环拉、压载荷作用,拉压循环的振幅在中等冲击压力下达到最大。如果振幅超过了材料的层裂强度,样品中心将发生拉伸破坏不能完整回收。侧向稀疏与一维应变加载产生的塑性功之比随冲击速度的增加而减小。在冲击速度为某临界值时,侧向稀疏产生的塑性功与一维应变加载产生的塑性功相等。在一定的冲击速度下,采用低初始屈服应力的材料可减轻侧向稀疏效应。对理想塑性材料的理论分析表明,侧向稀疏与一维应变加载产生的塑性功之比随冲击速度与屈服强度比值的增大而减小,与数值模拟结果一致。
关键词: 固体力学, 侧向稀疏, 残余应变, 塑性功, 冲击加载, 软回收
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