爆轰波对碰驱动下加环紫铜圆管对碰区变形特性研究
张崇玉, 谷岩, 李庆忠, 华劲松, 孙学林, 彭其先, 张振涛
2007, 27(2): 97-102. doi: 10.11883/1001-1455(2007)02-0097-06
针对爆轰波对碰驱动下金属圆管对碰区易出现过早断裂的问题,以加环紫铜(T2)圆管作为研究对象,利用高速分幅摄影、脉冲X光照相、VISAR三种测试技术,对其在爆轰波对碰驱动下的变形及破坏过程进行了观测。实验结果显示:在紫铜圆管对碰部位增加保护环结构,可以有效推迟该部位圆管的破裂时间。但同时也发现:加保护环后圆管对碰区会出现射流状超前突起现象。由高速摄影结果与X光照相结果对比分析证实:射流状超前突起物质为圆管表面微喷颗粒与空气冲击波混合形成的雾状结构。另外,采用DYNA3D程序对实验模型进行了模拟,计算结果与实验结果符合较好。最后,利用DYNA3D程序就保护环倒角变化对金属圆管对碰区壳体破裂的影响特征进行了初步分析。
关键词: 固体力学, 变形特性, 爆轰波对碰, 紫铜圆管, 保护环
HR2钢及几种铁基材料的冲击相变行为
唐小军, 胡海波, 李庆忠, 张兴华, 唐志平, 胡八一, 汤铁钢
2006, 26(2): 115-120. doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0115-06
利用双灵敏度VISAR测量了抗氢钢HR2、工业纯铁DT2和铁锰镍合金FeMnNi在一维应变冲击载荷下的自由面速度历史,结合受载样品的回收分析对其动载行为和断裂表现进行了分析。研究表明,在实验加载压力范围内DT2和FeMnNi样品的自由面速度历史呈现包括相变波在内的典型三波结构,而对HR2钢,尽管金相分析显示其加载前后样品的相组织已发生变化,但速度剖面呈现的仅是典型的弹塑性双波结构。分析认为溶质材料成分和初始相组织是无相变波的主要原因。从冲击相变和卸载逆相变角度解释了在等厚靶碰撞时DT2和FeMnNi材料中出现的多重层裂、浅表层裂现象。
关键词: 固体力学, 冲击相变, 双灵敏度VISAR, HR2抗氢钢, 铁基材料, 自由面速度, 层裂
爆炸膨胀环实验数据处理方法讨论
汤铁钢, 桂毓林, 李庆忠, 陈永涛, 童慧峰, 刘仓理
2010, 30(5): 505-510. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0505-06
采用线性关系式及多项式对爆炸膨胀环速度曲线上不同长度的数据窗口进行拟合,获得了应力应 变关系,结果表明数据窗口的选取是膨胀环实验数据处理的基础;同时发现当拟合关系式高于2次时,获得的 应力应变关系从形式上偏离了物理规律。对数据进行高阶光滑后采用差分方法直接处理,可以更好地反映膨 胀环速度历史与瞬时应力之间的关系,澄清了2次以上关系式拟合处理得到的应力应变关系偏离物理规律并 不是由数据处理方法造成的,而是由速度点测试的不确定性造成的。
关键词: 爆炸力学, 数据处理, 拟合关系式, 膨胀环, 差分
不同起爆方式下炸药驱动柱壳膨胀断裂的数值模拟
刘明涛, 汤铁钢, 胡海波2, 李庆忠, 胡秀章, 李永池
2014, 34(4): 415-420. doi: 10.11883/1001-1455(2014)04-0415-06
采用数值模拟方法,研究不同起爆方式下内部炸药对金属柱壳的加载历程差别。计算结果表明,不同起爆方式下柱壳内表所经受的压力载荷、做功历史显著不同,分析了引起差异的原因。提出一种半解耦数值方法,使柱壳网格划分得更细,可以模拟不同起爆方式下柱壳的膨胀破坏过程,通过理论分析说明了这种方法的合理性。
关键词: 固体力学, 剪切带, 起爆方式, 柱壳破裂
实现材料高应变率拉伸加载的爆炸膨胀环技术
汤铁钢, 李庆忠, 陈永涛, 谷岩, 刘仓理
2009, 29(5): 546-549. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0546-04
设计了新型的爆炸膨胀环实验加载装置,加载装置中采用爆炸丝线起爆方式,避免了传统装置中对碰爆轰波加载时的应力不均匀性。利用新型的爆炸膨胀环实验技术研究了无氧铜材料的动态性能,利用激光位移干涉仪测量了试样环的径向速度历史,处理数据获得了无氧铜材料的流动应力-塑性应变-应变率的关系,为进一步利用爆炸膨胀环实验技术研究材料在高应变率拉伸加载时的本构关系奠定了基础。
关键词: 爆炸力学, 爆炸膨胀环, 冲击拉伸实验, 无氧铜, 高应变率
45钢柱壳膨胀断裂的应变率效应
汤铁钢, 李庆忠, 孙学林, 孙占峰, 金山, 谷岩
2006, 26(2): 129-133. doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0129-05
采用前照明高速分幅照相技术拍摄到在爆轰加载下45钢柱壳表面裂纹生成、扩展及产物泄漏过程的清晰图像,较准确地测量了膨胀断裂的时间与应变。 45钢柱壳在炸药爆轰加载下,断裂应变随应变率的增加而增加,当应变率达到一定值,断裂应变随应变率的增加而降低,出现了动态断裂中的塑性峰现象。
关键词: 固体力学, 应变率效应, 分幅照相, 45钢, 膨胀断裂
不同热处理条件下45钢柱壳的动态性能
金山, 汤铁钢, 孙学林, 李庆忠
2006, 26(5): 423-428. doi: 10.11883/1001-1455(2006)05-0423-06
以不同热处理条件下的45钢作为研究对象,利用高速摄影和金相分析来研究45钢柱壳在爆轰加载下的膨胀断裂特性,以及不同热处理条件对材料的动态断裂性能的影响。结果表明:随着回火温度的升高,45钢强度减小、静态延伸率增大,爆轰加载时柱壳表面裂纹产生及发生贯穿断裂而导致产物泄漏的时刻逐渐推迟,相应应变逐渐增加,同时回收到的破片尺寸逐渐增大;四种45钢的静态力学性能及动态断裂性能有明显差异,是因为不同热处理条件下,材料细观组织的结构、组成均发生较大变化,即材料的细观组织决定了材料的静态力学性能及动态断裂性能。
关键词: 固体力学, 膨胀断裂, 热处理, 45钢
爆炸膨胀环一维应力假定的分析与讨论
汤铁钢, 李庆忠, 陈永涛, 童慧峰, 刘仓理
2010, 30(6): 577-582. doi: 10.11883/1001-1455(2010)06-0577-06
对爆炸膨胀环的运动过程和应力状态进行了理论分析,指出膨胀环在径向变形过程中其厚度减小 将引起内外壁的速度差,对膨胀环内外壁的速度差进行了分析。由于膨胀环内外壁速度差的存在必然造成复 杂应力状态,无法满足一维应力假定,由此推断出实验中利用外壁速度计算出的应力要略大于膨胀环内的平 均应力。利用LS-DYNA三维动力学有限元程序验证了理论分析结果,利用膨胀环外壁速度计算出的应力比 数值模拟给出的膨胀环内平均应力大1%左右。
关键词: 固体力学, 一维应力, 反向求解, 膨胀环
爆炸膨胀环的截面尺寸效应
汤铁钢, 李庆忠, 刘仓理, 桂毓林
2010, 30(1): 39-44. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0039-06
利用爆炸膨胀环实验数据修正了无氧铜的J-C本构模型参数,计算获得的速度历史与实验测试结 果吻合。通过数值模拟研究了膨胀环宽度对速度历史、应力状态的影响,发现:对厚度1mm 的膨胀环,加载 速度峰值随着膨胀环宽度的增加而增加,当宽度超过8mm 后速度峰值不再变化;膨胀环宽度不超过2mm 时,能较好满足1维应力状态的假定。膨胀环的应力状态在一定范围内具有明显的尺寸效应,可为爆炸膨胀 环的试样尺寸设计提供参考。
关键词: 爆炸力学, 尺寸效应, 冲击加载, 膨胀环
纯铁材料的冲击相变与反常层裂
陈永涛, 唐小军, 李庆忠, 胡海波, 徐永波
2009, 29(6): 637-641. doi: 10.11883/1001-1455(2009)06-0637-05
采用VISAR、X射线衍射和金相处理联合测试分析技术,开展等厚对称碰撞实验,研究了纯铁材料的冲击相变与层裂行为特征。结果发现,冲击加载压力大于纯铁材料相变阈值(13 GPa)时,等厚对称碰撞样品发生反常2次层裂。结合相关文献的实验结果,从应力波相互作用的角度分析了反常层裂形成的原因,指出纯铁材料的冲击相变和卸载逆转变及引发的稀疏冲击波是导致反常2次层裂的物理机制。
关键词: 固体力学, 相变, 碰撞, 纯铁, 层裂
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