• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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刚性弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的姿态偏转理论模型
段卓平, 李淑睿, 马兆芳, 欧卓成, 黄风雷
2019, 39(6): 063302. doi: 10.11883/bzycj-2018-0411
为描述刚性弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的弹体姿态变化,针对已有贯穿模型存在的问题,在斜侵彻贯穿过程中考虑了弹体转动惯量对姿态偏转的影响,根据弹体贯穿靶板后的成孔特性重新假设了背靶面崩落块形状,并在弹体贯穿出靶的剪切冲塞阶段引入了弹体姿态二次偏转机制,从而建立了刚性弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的姿态偏转理论模型,同时给出了混凝土薄靶、中厚靶和厚靶的分类方法。多种侵彻状态的理论模型计算结果均与实验测量结果吻合较好,表明本文理论模型可有效预估弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的弹体出靶姿态。
关键词: 刚性弹体, 斜侵彻, 贯穿, 混凝土靶, 姿态偏转
基于DIHPB技术的高应变率剪切测试方法
刘宇, 许泽建, 汤忠斌, 张炜琪, 黄风雷
2019, 39(10): 104101. doi: 10.11883/bzycj-2018-0301
在测试材料动态力学性能时,直接撞击式霍布金森压杆(direct impact Hopkinson pressure bar,DIHPB)实验系统相对于分离式霍布金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB),往往能获得更高的应变率。本文中采用一种新型双剪切试样,在DIHPB系统下对603钢进行了动态剪切测试。获得了603钢在应变率1 500~33 000 s−1的剪应力-剪应变曲线,并与SHPB系统下的测试结果进行了对比。结果表明,由两种测试方法获得的流动应力具有较好的一致性,但曲线的上升沿存在明显区别。采用数值模拟对DIHPB方法的准确性进行了验证,并对该实验方法的适用条件进行了分析。采用DIHPB方法,可以观察到603钢的流动应力存在明显的应变率效应,但在较高的加载速度下材料的失效应力随着加载速度的增加而呈降低趋势。
关键词: 直接撞击式霍布金森压杆(DIHPB), 分离式霍布金森压杆(SHPB), 高应变率, 动态剪切
多元混合PBX炸药冲击起爆的多元Duan-Zhang-Kim反应速率模型研究
白志玲, 段卓平, 温丽晶, 张震宇, 欧卓成, 黄风雷
2019, 39(11): 112101. doi: 10.11883/bzycj-2018-0410
提出了多元混合PBX炸药孔隙塌缩热点模型新的处理方法,构建了新的细观反应速率模型,系列数值模拟结果与实验结果均一致,表明该细观反应速率模型可较好地描述和预测炸药组分配比及颗粒度对多元混合PBX炸药冲击起爆过程的影响。PBX炸药冲击起爆过程主要受热点点火过程和燃烧反应过程共同作用:HMX占主导成分的PBXC03炸药,起爆压力低,冲击起爆过程受热点点火影响较明显,热点点火后的燃烧反应速度较快,表现为加速反应特性;TATB占主导成分的钝感PBXC10炸药,起爆压力高,冲击起爆过程主要受点火后的燃烧反应过程控制,且点火后燃烧反应速度较慢,表现为稳定反应特性。
关键词: 冲击起爆, 多元混合PBX炸药, 细观反应速率模型, 反应速率-时间曲线
孔隙度对PBX炸药冲击起爆影响的实验研究
刘海庆, 段卓平, 白志玲, 温丽晶, 欧卓成, 黄风雷
2019, 39(7): 072302. doi: 10.11883/bzycj-2018-0226
为了研究孔隙度(装药密度)对PBX炸药冲击起爆爆轰成长的影响,采用炸药冲击起爆锰铜压阻一维拉格朗日实验测试系统,测量了不同孔隙度的PBXC03炸药(HMX的质量分数为87%,TATB的质量分数为7%,黏结剂的质量分数为6%)冲击起爆过程不同拉格朗日位置的压力-时间历史。结果显示:在本文装药范围和加载条件下,孔隙度对PBX炸药冲击起爆爆轰过程的影响不单调,中等密度的炸药冲击起爆和爆轰成长最快,这是热点点火过程与燃烧反应过程共同作用的结果。
关键词: 冲击起爆, PBX炸药, 拉格朗日实验分析测试系统, 孔隙度
Ti-6Al-4V在高应变率下的动态剪切特性及失效机理
张炜琪, 许泽建, 孙中岳, 仝毅, 黄风雷
2018, 38(5): 1137-1144. doi: 10.11883/bzycj-2017-0107
采用基于霍普金森压杆的新型加载技术对Ti-6Al-4V材料的动态剪切特性及失效机理进行了测试研究。获得了Ti-6Al-4V材料在超过104 s-1应变率下的剪应力-剪应变曲线及失效参数。研究发现,材料的流动应力存在明显的应变率强化效应;随着应变率的增加,材料的失效应力逐渐增大,而失效应变逐渐减小。采用ABAQUS/Explicit对加载过程进行了数值模拟。结果显示,剪切区材料基本处于平面剪切状态,应力应变场分布较为均匀,计算得到的剪应力-剪应变曲线与实验结果吻合较好。经断口分析可知,随着应变率的升高,Ti-6Al-4V的失效机理存在由韧窝、拉伸韧窝至台阶及河流花样的演化过程,材料的失效模式主要表现为韧性断裂。
关键词: 动态剪切, 双剪切试样, 高应变率, 微观机理
椭圆截面截卵形刚性弹体正贯穿加筋板能量耗散分析
王浩, 潘鑫, 武海军, 皮爱国, 李金柱, 黄风雷
2019, 39(10): 103203. doi: 10.11883/bzycj-2018-0350
为获得椭圆截面截卵形刚性弹体正贯穿加筋板的剩余速度,根据椭圆截面弹体贯穿靶板的破坏特征,认为贯穿过程中靶板的能量耗散方式主要为塞块剪切变形功与塞块动能、扩孔塑性变形功、花瓣动力功、花瓣弯曲变形功、靶板整体凹陷变形功、加强筋侧向凹陷变形功。推导了每种能量计算方法,计算中定量考虑了靶板扩孔、花瓣弯曲、凹陷变形的应变率效应。根据能量守恒关系,得到了椭圆截面弹体剩余速度和弹道极限速度预测公式。并通过实验结果对模型进行了验证。结果表明:考虑靶板应变硬化、应变率效应的贯穿模型可以准确预测弹体剩余速度;随着椭圆截面弹体长短轴之比的增大,靶板的弹道极限速度近似线性增大;长短轴之比小于3时,加筋板的主要耗能为花瓣弯曲变形能、整体凹陷变形能。
关键词: 椭圆截面弹体, 加筋板, 剩余速度, 应变率效应
刻槽弹侵彻混凝土受力模型研究
张欣欣, 武海军, 黄风雷, 段卓平, 皮爱国
2016, 36(1): 75-80. doi: 10.11883/1001-1455(2016)01-0075-06
利用混凝土材料的动态球形空腔膨胀理论,建立了针对刻槽弹体的低速花瓣形受力模型和高速圆孔形受力模型,并采用这两种模型计算了刻槽弹体侵彻混凝土的侵深。结果表明:当初速低于1 000 m/s时,运用低速花瓣形受力模型计算得出的侵深和实验值的误差小于11%;当初速高于1 000 m/s时,运用高速圆孔形受力模型计算出的侵深和实验值的误差约为20%。综合实验过程和实验误差分析可知,建立的刻槽弹侵彻混凝土受力模型可用于刻槽弹对混凝土的侵彻能力分析。
关键词: 爆炸力学, 低速花瓣形受力模型, 高速圆孔形受力模型, 刻槽弹体, 混凝土靶体
斜侵彻混凝土靶的刻槽弹体的结构响应
张欣欣, 武海军, 黄风雷, 皮爱国
2019, 39(3): 033301. doi: 10.11883/bzycj-2017-0047
基于刚塑性理论和侵彻载荷理论分析,将刻槽弹体简化为空间自由变截面梁,给出了弹体在侵彻混凝土早期的刚体响应行为,得到了弹体任一截面弯矩、剪力以及屈服函数的分布规律。基于此理论分析,得到了刻槽弹体壁厚、材料屈服强度、初速及倾角对弹体弯曲的影响规律。
关键词: 刻槽弹体, 斜侵彻, 混凝土, 结构响应
高温下带金属壳PBX炸药低速撞击敏感性数值模拟
胡偲, 吴艳青, 黄风雷
2019, 39(4): 041403. doi: 10.11883/bzycj-2017-0254
炸药撞击感度和热安全性是评价炸药安全性能的重要指标。为了对高温下炸药撞击敏感性变化规律进行可靠预测,本文中通过数值模拟,研究不同预加热温度下带壳PBX炸药装药在小弹丸低速撞击下的热力学响应,得到炸药点火前至点火阶段局部高温区的位置、形态、温度和应变随时间在炸药中分布的变化。结果显示,炸药发生点火的撞击阈值速度与烤燃温度的关系并非单一随温度升高而降低,而是在加热至348.15 K时达到最高;根据温度和应力应变云图分析可得,随着烤燃温度的提高,炸药强度下降,PBX炸药装药局部高温区快速升温的主导因素由局部剪切变为压缩。热软化对炸药的撞击敏感性起重要作用。
关键词: PBX炸药, 热力耦合, 撞击, 敏感性