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doi: 10.11883/bzycj-2024-0488
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圆板结构在多次爆炸载荷下的响应问题具有重要的工程意义，目前对此问题有较多试验与仿真研究，但从理论模型出发的研究尚缺少。本文针对圆板在多次爆炸载荷下位移响应的理论解开展研究，从基于膜理论的能量方程出发，将多次爆炸载荷简化为多次线性衰减脉冲，对第一次加载引起的位移场采用线性近似，对第二次加载后的位移场采用二次函数近似，同时考虑了应变率强化效应与多次加载硬化效应对材料流动应力的影响，给出了多次爆炸载荷下圆板位移响应的理论解。开展圆板二次、三次爆炸仿真，发现理论解对于二次爆炸中点位移预测值与仿真值误差主...
圆板结构在多次爆炸载荷下的响应问题具有重要的工程意义，目前对此问题有较多试验与仿真研究，但从理论模型出发的研究尚缺少。本文针对圆板在多次爆炸载荷下位移响应的理论解开展研究，从基于膜理论的能量方程出发，将多次爆炸载荷简化为多次线性衰减脉冲，对第一次加载引起的位移场采用线性近似，对第二次加载后的位移场采用二次函数近似，同时考虑了应变率强化效应与多次加载硬化效应对材料流动应力的影响，给出了多次爆炸载荷下圆板位移响应的理论解。开展圆板二次、三次爆炸仿真，发现理论解对于二次爆炸中点位移预测值与仿真值误差主...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0471
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建筑外爆威力场的准确预测对于工程结构毁伤评估和抗爆设计至关重要。传统经验公式由于未能充分考虑环境因素的复杂性，其预测精度往往受到限制；数值仿真能提供较为精准的超压荷载参数，但在处理大规模城市场景时效率低下，难以满足快速毁伤评估的需求。针对这一难题，本文创新性构建了一种基于图神经网络（GNN）的爆炸威力场预测模型，旨在直接利用建筑的几何特征，实现对其表面的爆炸峰值超压、峰值冲量及冲击波到达时间等三维物理场的快速精准预测。通过与数值仿真结果的对比验证，模型展现出了卓越的预测性能：对不同几何结构的单体...
建筑外爆威力场的准确预测对于工程结构毁伤评估和抗爆设计至关重要。传统经验公式由于未能充分考虑环境因素的复杂性，其预测精度往往受到限制；数值仿真能提供较为精准的超压荷载参数，但在处理大规模城市场景时效率低下，难以满足快速毁伤评估的需求。针对这一难题，本文创新性构建了一种基于图神经网络（GNN）的爆炸威力场预测模型，旨在直接利用建筑的几何特征，实现对其表面的爆炸峰值超压、峰值冲量及冲击波到达时间等三维物理场的快速精准预测。通过与数值仿真结果的对比验证，模型展现出了卓越的预测性能：对不同几何结构的单体...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0477
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K447A是一种广泛用于航空发动机关键热端部件的镍基高温合金，本文通过在25℃-1000℃温度范围内进行准静态和高应变率压缩实验，系统研究了K447A高温合金的动态力学性能，并分析了温度和应变率对其塑性流动行为的影响。研究结果表明：K447A合金的塑性变形过程中同时存在应变硬化、热软化和应变率强化现象。随着应变率从准静态增加到5000/s，温度敏感指数s 逐渐减小，而在800℃时，K447A合金在高应变率范围出现反常应力峰。随着温度的升高，应变率敏感因子p 逐渐增大；材料内部的微观组织结构受应变率和...
K447A是一种广泛用于航空发动机关键热端部件的镍基高温合金，本文通过在25℃-1000℃温度范围内进行准静态和高应变率压缩实验，系统研究了K447A高温合金的动态力学性能，并分析了温度和应变率对其塑性流动行为的影响。研究结果表明：K447A合金的塑性变形过程中同时存在应变硬化、热软化和应变率强化现象。随着应变率从准静态增加到5000/s，温度敏感指数
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0355
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为了探究超高速撞击条件下产生的闪光辐射特性，本研究利用闪光辐射试验系统进行了一系列试验。旨在分析撞击速度、弹丸直径以及靶室真空度这三个因素如何影响闪光辐射的频域和时域特性。研究发现，闪光光谱由固定波长的线光谱和连续光谱组成。随着撞击速度的提升、弹丸直径的增大以及靶室环境压力的降低，光谱的积分强度显著增加，尽管撞击工况对连续辐射强度的影响相对较小；此外，撞击速度的增加会导致强闪光持续时间的延长，但同时闪光温度的衰减速度也会加快；在相似的撞击速度和环境压力条件下，弹丸直径对闪光持续时间的影响并不显著...
为了探究超高速撞击条件下产生的闪光辐射特性，本研究利用闪光辐射试验系统进行了一系列试验。旨在分析撞击速度、弹丸直径以及靶室真空度这三个因素如何影响闪光辐射的频域和时域特性。研究发现，闪光光谱由固定波长的线光谱和连续光谱组成。随着撞击速度的提升、弹丸直径的增大以及靶室环境压力的降低，光谱的积分强度显著增加，尽管撞击工况对连续辐射强度的影响相对较小；此外，撞击速度的增加会导致强闪光持续时间的延长，但同时闪光温度的衰减速度也会加快；在相似的撞击速度和环境压力条件下，弹丸直径对闪光持续时间的影响并不显著...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0448
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本文针对不同微结构特征镍基单晶高温合金开展了一系列SHTB试验，系统研究了沉淀相体积分数、相粗化程度、加载速率和加载角度等因素对合金动态拉伸性能的影响。结果表明，微结构和加载速率对镍基单晶高温合金动态拉伸性能具有显著影响，且拉伸性能呈现出复杂的各向异性特征。总体而言，合金屈服强度和抗拉强度呈正相关关系，随着沉淀颗粒体积分数或加载速率增大，试件逐渐表现出脆性断裂特征，且其屈服强度和抗拉强度逐渐增大，而断后伸长率则逐渐减小；再者，时效处理所导致的颗粒相粗化对合金强度有着明显的弱化作用，而对断后伸长率...
本文针对不同微结构特征镍基单晶高温合金开展了一系列SHTB试验，系统研究了沉淀相体积分数、相粗化程度、加载速率和加载角度等因素对合金动态拉伸性能的影响。结果表明，微结构和加载速率对镍基单晶高温合金动态拉伸性能具有显著影响，且拉伸性能呈现出复杂的各向异性特征。总体而言，合金屈服强度和抗拉强度呈正相关关系，随着沉淀颗粒体积分数或加载速率增大，试件逐渐表现出脆性断裂特征，且其屈服强度和抗拉强度逐渐增大，而断后伸长率则逐渐减小；再者，时效处理所导致的颗粒相粗化对合金强度有着明显的弱化作用，而对断后伸长率...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0407
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为探索某大口径模块装药火炮内弹道过程中，火药床堆积分布对膛内起始压力波三维空间特性的影响，建立了模块装药的三维气固两相燃烧动力学模型，通过对不同药盒端盖初始破口大小的工况进行仿真计算，研究膛内复杂气固两相反应流场特性，分析了不同工况下药床的空间分布对膛内起始压力波特性的影响。研究结果表明，药盒端盖初始破口角度由0°增大至120°，则药粒飞散、沉降后，近膛底侧与近弹底侧区域的药粒占比差距由12.2%减少至0.6%，弹底与膛底间初始负压差的绝对值由1.62MPa下降至0.76MPa；弹丸启动时间由2...
为探索某大口径模块装药火炮内弹道过程中，火药床堆积分布对膛内起始压力波三维空间特性的影响，建立了模块装药的三维气固两相燃烧动力学模型，通过对不同药盒端盖初始破口大小的工况进行仿真计算，研究膛内复杂气固两相反应流场特性，分析了不同工况下药床的空间分布对膛内起始压力波特性的影响。研究结果表明，药盒端盖初始破口角度由0°增大至120°，则药粒飞散、沉降后，近膛底侧与近弹底侧区域的药粒占比差距由12.2%减少至0.6%，弹底与膛底间初始负压差的绝对值由1.62MPa下降至0.76MPa；弹丸启动时间由2...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0401
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车载炮射击时，炮口冲击波作用下产生的驾驶室结构振动会引起驾驶室内流场扰动，由此产生的内流场超压是威胁驾驶室内人员与设备安全的主要因素之一。为探究不同驾驶室支撑条件对车载炮驾驶室内流场超压的影响，以某外贸型号装备为对象：建立了车载炮极限射击工况下、从炮口至驾驶室内部的炮口冲击波传播全路径数值模型；开展了涵盖驾驶室外、内流场超压与驾驶室结构加速度等数据采集的系统性验证试验。基于经验证的数值模型，对8种不同支撑条件下驾驶室的结构响应及内流场超压进行了仿真计算，结果表明：虽然驾驶室内不同空间对支撑条件变...
车载炮射击时，炮口冲击波作用下产生的驾驶室结构振动会引起驾驶室内流场扰动，由此产生的内流场超压是威胁驾驶室内人员与设备安全的主要因素之一。为探究不同驾驶室支撑条件对车载炮驾驶室内流场超压的影响，以某外贸型号装备为对象：建立了车载炮极限射击工况下、从炮口至驾驶室内部的炮口冲击波传播全路径数值模型；开展了涵盖驾驶室外、内流场超压与驾驶室结构加速度等数据采集的系统性验证试验。基于经验证的数值模型，对8种不同支撑条件下驾驶室的结构响应及内流场超压进行了仿真计算，结果表明：虽然驾驶室内不同空间对支撑条件变...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0156
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磨料水射流射孔是一种有效的油气井射孔增产手段，然而，孔道形成机制及其参数调控规律仍是亟待解决的问题之一。本文设计并开展了磨料水射流射孔孔道变化规律实验，结果表明，孔道形成过程是三种物理作用耦合的结果，即入流垂直冲蚀孔尖岩石加深孔道；返流以小角度冲蚀孔壁岩石达到扩径作用；沿程流体机械能耗散使得射孔后期孔道演化变缓。由于入流破岩能力远强于返流破岩能力，磨料水射流射孔孔道的孔深和孔径的比值随喷射时间的增加而增大，喷射5~300 s，孔深与孔径的比值由7增长到28。返流的破岩能力由孔尖到孔口递减，返流对...
磨料水射流射孔是一种有效的油气井射孔增产手段，然而，孔道形成机制及其参数调控规律仍是亟待解决的问题之一。本文设计并开展了磨料水射流射孔孔道变化规律实验，结果表明，孔道形成过程是三种物理作用耦合的结果，即入流垂直冲蚀孔尖岩石加深孔道；返流以小角度冲蚀孔壁岩石达到扩径作用；沿程流体机械能耗散使得射孔后期孔道演化变缓。由于入流破岩能力远强于返流破岩能力，磨料水射流射孔孔道的孔深和孔径的比值随喷射时间的增加而增大，喷射5~300 s，孔深与孔径的比值由7增长到28。返流的破岩能力由孔尖到孔口递减，返流对...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0436
PDF(25)
摘要:
深部资源开采与利用过程中的共性科学基础是深部岩石力学理论，准确掌握研究深部岩石动态力学性能，不仅有助于深入理解地球内部的地质过程和演化，还为深部矿产、能源的有效开采提供理论依据。本研究以三维霍普金森杆实验结果为基准，以某煤矿下白砂岩作为研究对象，采用三种典型岩石本构模型（RHT本构模型（Riedel-Hiermaier-Thoma，RHT）、HJC本构模型（Holmquist-Johnson-Cook，HJC）、CSCM本构模型（Clay-Structure-Coupling-Model，CSC...
深部资源开采与利用过程中的共性科学基础是深部岩石力学理论，准确掌握研究深部岩石动态力学性能，不仅有助于深入理解地球内部的地质过程和演化，还为深部矿产、能源的有效开采提供理论依据。本研究以三维霍普金森杆实验结果为基准，以某煤矿下白砂岩作为研究对象，采用三种典型岩石本构模型（RHT本构模型（Riedel-Hiermaier-Thoma，RHT）、HJC本构模型（Holmquist-Johnson-Cook，HJC）、CSCM本构模型（Clay-Structure-Coupling-Model，CSC...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0024
PDF(28)
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为了研究超高速侵彻下金属蜂窝管约束混凝土结构的抗侵彻性能，利用二级轻气炮开展了1500 m/s附近弹体侵彻试验，使用物质点法模拟侵彻过程并对靶体和弹体参数的合理性进行了验证，并利用该方法研究了蜂窝管壁厚、高度、直径和材料等参数对靶体抗侵彻性能的影响规律。数值仿真表明：物质点法可以准确模拟高速侵彻过程，模拟结果与实验误差小于10%；通过正交分析得到的影响侵深的因素依次为：蜂窝管特征管深、特征内径、特征壁厚、材料；影响开坑半径的因素依次为蜂窝管特征壁厚、特征管深、材料、特征内径。对于本文所采用的弹体...
为了研究超高速侵彻下金属蜂窝管约束混凝土结构的抗侵彻性能，利用二级轻气炮开展了1500 m/s附近弹体侵彻试验，使用物质点法模拟侵彻过程并对靶体和弹体参数的合理性进行了验证，并利用该方法研究了蜂窝管壁厚、高度、直径和材料等参数对靶体抗侵彻性能的影响规律。数值仿真表明：物质点法可以准确模拟高速侵彻过程，模拟结果与实验误差小于10%；通过正交分析得到的影响侵深的因素依次为：蜂窝管特征管深、特征内径、特征壁厚、材料；影响开坑半径的因素依次为蜂窝管特征壁厚、特征管深、材料、特征内径。对于本文所采用的弹体...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0409
PDF(18)
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为探究反射爆炸应力波作用下动静裂纹贯通机理，本文采用动光弹的实验方法，研究了反射爆炸应力波作用下的动静裂纹作用关系及贯通后的瞬态卸荷现象产生机制。研究结果表明：P波的反射波PrP波前沿为拉伸波，后沿为压缩波，PrP拉伸波向裂纹尖端施加拉伸应力，增加动态强度因子，促进裂纹的扩展，而PrP波后沿压缩波向裂纹尖端施加压缩应力，降低动态应力强度因子，抑制裂纹的扩展。P波的反射波PrS波会导致裂纹扩展方向的偏转和速度的变化，呈现波浪状不稳定扩展。爆炸裂纹与静止裂纹贯通后，裂纹面附近储存的弹性能以卸载波的形...
为探究反射爆炸应力波作用下动静裂纹贯通机理，本文采用动光弹的实验方法，研究了反射爆炸应力波作用下的动静裂纹作用关系及贯通后的瞬态卸荷现象产生机制。研究结果表明：P波的反射波PrP波前沿为拉伸波，后沿为压缩波，PrP拉伸波向裂纹尖端施加拉伸应力，增加动态强度因子，促进裂纹的扩展，而PrP波后沿压缩波向裂纹尖端施加压缩应力，降低动态应力强度因子，抑制裂纹的扩展。P波的反射波PrS波会导致裂纹扩展方向的偏转和速度的变化，呈现波浪状不稳定扩展。爆炸裂纹与静止裂纹贯通后，裂纹面附近储存的弹性能以卸载波的形...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0486
PDF(42)
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为研究温压炸药隧道内爆炸冲击波传播规律和火团热效应，基于OpenFOAM开展温压炸药隧道内爆炸数值模拟，与温压炸药隧道内爆炸试验数据对比验证数值模拟精度，研究沿隧道轴线距离、炸药质量对爆炸冲击波传播特性及火团热效应的影响。研究结果表明：相同装药质量条件下，沿隧道轴线距离大于1/3倍隧道等效圆直径时，爆炸冲击波超压峰值衰减规律和平面波形成距离不随沿隧道轴线距离变化而变化；冲击波平面波形成后，冲量随沿隧道轴线距离的增加先增加后不变。沿隧道轴线相同距离处爆炸，冲击波形成平面波距离随炸药质量的增加而增大...
为研究温压炸药隧道内爆炸冲击波传播规律和火团热效应，基于OpenFOAM开展温压炸药隧道内爆炸数值模拟，与温压炸药隧道内爆炸试验数据对比验证数值模拟精度，研究沿隧道轴线距离、炸药质量对爆炸冲击波传播特性及火团热效应的影响。研究结果表明：相同装药质量条件下，沿隧道轴线距离大于1/3倍隧道等效圆直径时，爆炸冲击波超压峰值衰减规律和平面波形成距离不随沿隧道轴线距离变化而变化；冲击波平面波形成后，冲量随沿隧道轴线距离的增加先增加后不变。沿隧道轴线相同距离处爆炸，冲击波形成平面波距离随炸药质量的增加而增大...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0298
PDF(25)
摘要:
在军事行动、工业事故等爆炸事件中，爆炸冲击波引起的头部损伤已成为主要致伤形式之一，而爆炸载荷下头部的损伤机理及损伤阈值尚不明确。本文对头部在不同药量及不同传播介质的损伤机理进行了研究。首先，基于欧拉-拉格朗日耦合的方法建立了爆炸冲击波-头部流固耦合模型并对其有效性进行验证；分别从颅骨与脑组织压力、加速度和频率等方面对头部动态响应过程进行了分析。研究发现，爆炸冲击波正面作用于头部时，头部组织均发生高频振动，振动频率可达7kHz，前额骨和脑组织受冲击加速度先大后小并且颅内压呈周期性变化。在水下，额叶...
在军事行动、工业事故等爆炸事件中，爆炸冲击波引起的头部损伤已成为主要致伤形式之一，而爆炸载荷下头部的损伤机理及损伤阈值尚不明确。本文对头部在不同药量及不同传播介质的损伤机理进行了研究。首先，基于欧拉-拉格朗日耦合的方法建立了爆炸冲击波-头部流固耦合模型并对其有效性进行验证；分别从颅骨与脑组织压力、加速度和频率等方面对头部动态响应过程进行了分析。研究发现，爆炸冲击波正面作用于头部时，头部组织均发生高频振动，振动频率可达7kHz，前额骨和脑组织受冲击加速度先大后小并且颅内压呈周期性变化。在水下，额叶...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0454
PDF(11)
摘要:
冲击损伤和疲劳问题是航空和轨交等国防和民生重点领域所面临的新挑战，先进制造工艺的应用使得这一场景下的力学分析和寿命研究变得更为困难。当前尚无既能考虑金属多尺度微结构特点等微观特性、又便捷易用的金属跨尺度冲击损伤和疲劳性能的预测和设计方法。本文立足于冲击损伤和疲劳过程中的金属塑性力学机理，研究了冲击损伤过程中尺度效应影响下的材料构效行为，建立了金属材料的去局域化、跨尺度冲击本构关系和模型，形成了面向先进制造的多尺度微结构金属材料的冲击损伤和疲劳仿真方法。该方法利用低阶应变梯度理论（CMSG）实现尺...
冲击损伤和疲劳问题是航空和轨交等国防和民生重点领域所面临的新挑战，先进制造工艺的应用使得这一场景下的力学分析和寿命研究变得更为困难。当前尚无既能考虑金属多尺度微结构特点等微观特性、又便捷易用的金属跨尺度冲击损伤和疲劳性能的预测和设计方法。本文立足于冲击损伤和疲劳过程中的金属塑性力学机理，研究了冲击损伤过程中尺度效应影响下的材料构效行为，建立了金属材料的去局域化、跨尺度冲击本构关系和模型，形成了面向先进制造的多尺度微结构金属材料的冲击损伤和疲劳仿真方法。该方法利用低阶应变梯度理论（CMSG）实现尺...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0346
PDF(6)
摘要:
为了研究循环冲击作用下砂岩型铀矿裂缝及渗透率特征，基于SHPB实验、CT扫描及三维重构、渗透率测试及数值模拟等技术，研究了不同冲击次数试样动态力学性能、孔裂缝参数演化、微观渗流特征响应等，结果表明：循环冲击使得试样产生累积损伤，降低了其动态力学性能，随着冲击次数的增加，试样内能量循环蓄积-释放，导致裂缝“扩展-压实-再扩展-再压实”；循环冲击过程中，试样内部小而孤立的裂缝逐步形成大且相互贯通的裂缝，而中裂缝同时存在错断、连通的双重效应，呈现非线性变化特征；循环冲击作用使得试样内产生更多复杂裂缝，...
为了研究循环冲击作用下砂岩型铀矿裂缝及渗透率特征，基于SHPB实验、CT扫描及三维重构、渗透率测试及数值模拟等技术，研究了不同冲击次数试样动态力学性能、孔裂缝参数演化、微观渗流特征响应等，结果表明：循环冲击使得试样产生累积损伤，降低了其动态力学性能，随着冲击次数的增加，试样内能量循环蓄积-释放，导致裂缝“扩展-压实-再扩展-再压实”；循环冲击过程中，试样内部小而孤立的裂缝逐步形成大且相互贯通的裂缝，而中裂缝同时存在错断、连通的双重效应，呈现非线性变化特征；循环冲击作用使得试样内产生更多复杂裂缝，...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0502
PDF(17)
摘要:
多孔材料在冲击压缩过程中伴随着孔隙坍塌行为，本文基于前人开展的试验中所观测到的冲击波结构，对多孔材料的冲击波形成过程及孔隙坍塌行为间的联系进行了理论分析。首先，考虑多孔材料的压缩曲线特性和冲击波追赶问题，提出了多孔材料的冲击波结构存在低压单波模式、双冲击波模式和、高压单波三种模式。进一步，结合Wu-Jing物态方程发展了与不同冲击波模式相容的冲击压缩特性计算方法，得到了与单冲击波模式相容的冲击比容计算方程，可以无需采取近似条件直接计算临界比容。此外，通过对弹性阶段与弹塑性阶段材料的孔隙度随压力的...
多孔材料在冲击压缩过程中伴随着孔隙坍塌行为，本文基于前人开展的试验中所观测到的冲击波结构，对多孔材料的冲击波形成过程及孔隙坍塌行为间的联系进行了理论分析。首先，考虑多孔材料的压缩曲线特性和冲击波追赶问题，提出了多孔材料的冲击波结构存在低压单波模式、双冲击波模式和、高压单波三种模式。进一步，结合Wu-Jing物态方程发展了与不同冲击波模式相容的冲击压缩特性计算方法，得到了与单冲击波模式相容的冲击比容计算方程，可以无需采取近似条件直接计算临界比容。此外，通过对弹性阶段与弹塑性阶段材料的孔隙度随压力的...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0363
PDF(10)
摘要:
软管锥套式空中加油过程涉及气动力、燃油流动、柔性结构变形的复杂耦合，其耦合求解对仿真技术要求高、计算量大，严重制约了软管空中加油的准确性与安全性。为了准确分析软管锥套组合体在对接输油过程中的动力学特性，避开动力学方程建模的劣势，提出了一种考虑气动力、尾涡、软管变形与气流场双向影响、燃油内部流动综合影响下软管锥套组合体结构变形过程的流固耦合有限元模型及求解方法。模型中计算了稳定伞的作用效果并等效解耦成力和转角边界条件，推导了机翼尾涡作用力方程，采用联合仿真技术进行了流固耦合分析。将软管拖曳平衡状态...
软管锥套式空中加油过程涉及气动力、燃油流动、柔性结构变形的复杂耦合，其耦合求解对仿真技术要求高、计算量大，严重制约了软管空中加油的准确性与安全性。为了准确分析软管锥套组合体在对接输油过程中的动力学特性，避开动力学方程建模的劣势，提出了一种考虑气动力、尾涡、软管变形与气流场双向影响、燃油内部流动综合影响下软管锥套组合体结构变形过程的流固耦合有限元模型及求解方法。模型中计算了稳定伞的作用效果并等效解耦成力和转角边界条件，推导了机翼尾涡作用力方程，采用联合仿真技术进行了流固耦合分析。将软管拖曳平衡状态...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0300
PDF(19)
摘要:
爆炸冲击波具有鲜明的特征参数，在实验复现时具有难度大、可重复性差的问题。而大型激波管的构建为解决这一问题提供低成本、高效率的实验平台，且能规避小尺度缩尺实验中由于尺寸效应造成的实验结果不准确。应用大型激波管产生不同种类冲击加载的具体驱动方法仍值得深入研究。其中，利用大型激波管氢氧爆轰模拟爆炸波的可行性问题，已由中国科学院力学研究所基于大型激波风洞进行的大量实验研究加以论证，但目前仍然缺乏利用大型激波管直接模拟炸药爆炸冲击波形的研究。因此，进行大型激波管内氢氧爆轰驱动方式下冲击波生成与传播过程的数...
爆炸冲击波具有鲜明的特征参数，在实验复现时具有难度大、可重复性差的问题。而大型激波管的构建为解决这一问题提供低成本、高效率的实验平台，且能规避小尺度缩尺实验中由于尺寸效应造成的实验结果不准确。应用大型激波管产生不同种类冲击加载的具体驱动方法仍值得深入研究。其中，利用大型激波管氢氧爆轰模拟爆炸波的可行性问题，已由中国科学院力学研究所基于大型激波风洞进行的大量实验研究加以论证，但目前仍然缺乏利用大型激波管直接模拟炸药爆炸冲击波形的研究。因此，进行大型激波管内氢氧爆轰驱动方式下冲击波生成与传播过程的数...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0455
PDF(22)
摘要:
为了选择适合水中大距离非接触性侵彻毁伤的聚能装药结构，针对爆炸成型弹丸（explosively formed projectile, EFP）、杆式射流（jetting projectile charge, JPC）、聚能射流（shaped charge jet, JET）三种典型聚能装药结构，开展了不同侵彻体入水前、着靶前、穿靶后的速度测试及对水中双层间隔靶的侵彻试验。建立了靶前水介质长度在0~100 cm时的水中侵彻数值计算模型，分析了不同靶前水介质长度对侵彻过程中侵彻体和前向冲击波到达时序...
为了选择适合水中大距离非接触性侵彻毁伤的聚能装药结构，针对爆炸成型弹丸（explosively formed projectile, EFP）、杆式射流（jetting projectile charge, JPC）、聚能射流（shaped charge jet, JET）三种典型聚能装药结构，开展了不同侵彻体入水前、着靶前、穿靶后的速度测试及对水中双层间隔靶的侵彻试验。建立了靶前水介质长度在0~100 cm时的水中侵彻数值计算模型，分析了不同靶前水介质长度对侵彻过程中侵彻体和前向冲击波到达时序...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0411
PDF(23)
摘要:
针对车辆爆炸防护结构优化中数据来源匮乏、代理模型精度低、优化效率低和可靠性不足的问题，提出了一种数据增广方法结合半监督回归的数据驱动方法。通过改进对抗生成网络（GAN），提出了GDE-WGAN；分别采用GDE-WGAN、高斯模型、最优拉丁超立方方法，并结合半监督支持向量回归，对原始数据集进行增广，通过对比不同方法的数据增广效果，验证了GDE-WGAN的可行性与优越性；通过多目标优化分别求解数据增广前后代理模型的最优解，并通过有限元仿真验证比较。研究表明，GDE-WGAN结合半监督回归的方法可以显...
针对车辆爆炸防护结构优化中数据来源匮乏、代理模型精度低、优化效率低和可靠性不足的问题，提出了一种数据增广方法结合半监督回归的数据驱动方法。通过改进对抗生成网络（GAN），提出了GDE-WGAN；分别采用GDE-WGAN、高斯模型、最优拉丁超立方方法，并结合半监督支持向量回归，对原始数据集进行增广，通过对比不同方法的数据增广效果，验证了GDE-WGAN的可行性与优越性；通过多目标优化分别求解数据增广前后代理模型的最优解，并通过有限元仿真验证比较。研究表明，GDE-WGAN结合半监督回归的方法可以显...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0365
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地应力显著影响岩体爆破裂纹的扩展行为和分布特征，导致深部岩体超/欠挖等问题。本文基于弹性力学理论建立了地应力下岩体预裂爆破理论模型，通过Laplace变换和数值反演的方法分析了爆炸应力波的衰减规律，讨论了地应力对岩体预裂爆破应力场分布的影响。此外，采用显式动力学有限元方法模拟了静水压力和非静水压力条件下岩体预裂爆破的压力演化过程和裂纹扩展行为，并通过Hough变换的方法定量表征了爆炸裂纹的分布特征。研究结果表明：深部岩体预裂爆破成缝困难主要是由于地应力削弱了爆炸引起的切向拉应力作用，孔间岩体质点...
地应力显著影响岩体爆破裂纹的扩展行为和分布特征，导致深部岩体超/欠挖等问题。本文基于弹性力学理论建立了地应力下岩体预裂爆破理论模型，通过Laplace变换和数值反演的方法分析了爆炸应力波的衰减规律，讨论了地应力对岩体预裂爆破应力场分布的影响。此外，采用显式动力学有限元方法模拟了静水压力和非静水压力条件下岩体预裂爆破的压力演化过程和裂纹扩展行为，并通过Hough变换的方法定量表征了爆炸裂纹的分布特征。研究结果表明：深部岩体预裂爆破成缝困难主要是由于地应力削弱了爆炸引起的切向拉应力作用，孔间岩体质点...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0466
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深部开挖引起的围岩梯度应力和岩层天然赋存的缓倾硬性结构面是影响岩爆特性的重要因素。本文借助气液复合加载的岩爆模拟装置对预制的含不同硬性缓倾结构面大尺寸（400 ×600 × 1000 mm）类岩体试件进行三向加载-单面卸载的应力梯度加载岩爆试验，通过DIC(digital image correlation)、声发射、红外辐射和高速摄影等多种监测手段，研究含缓倾斜结构面试件岩爆演化特征及破坏机制。研究结果表明，缓倾结构面的存在对试件的破坏模式有控制性作用，极大程度上限制了岩爆坑的边界与范围，并加...
深部开挖引起的围岩梯度应力和岩层天然赋存的缓倾硬性结构面是影响岩爆特性的重要因素。本文借助气液复合加载的岩爆模拟装置对预制的含不同硬性缓倾结构面大尺寸（400 ×600 × 1000 mm）类岩体试件进行三向加载-单面卸载的应力梯度加载岩爆试验，通过DIC(digital image correlation)、声发射、红外辐射和高速摄影等多种监测手段，研究含缓倾斜结构面试件岩爆演化特征及破坏机制。研究结果表明，缓倾结构面的存在对试件的破坏模式有控制性作用，极大程度上限制了岩爆坑的边界与范围，并加...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0283
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摘 要：双钢板-混凝土组合墙（SCS墙）已在超高层建筑、核电站等重要工程中得到应用，其在全生命周期内遭受偶然、极端荷载作用下的性能值得关注。鉴于火灾与爆炸通常同时发生，而高温会显著降低钢材和混凝土的力学性能，从而导致结构构件的抗爆性能严重退化。为此，本文采用ABAQUS有限元软件建立了120个火灾-爆炸耦合作用下SCS墙分析模型。首先，基于已有的火灾下耐火极限试验和常温下爆炸试验对有限元模型进行验证；其次，分析了火灾-爆炸耦合作用下SCS墙工作机理，重点研究了受火时间、爆炸当量、含钢率、材料强度...
摘 要：双钢板-混凝土组合墙（SCS墙）已在超高层建筑、核电站等重要工程中得到应用，其在全生命周期内遭受偶然、极端荷载作用下的性能值得关注。鉴于火灾与爆炸通常同时发生，而高温会显著降低钢材和混凝土的力学性能，从而导致结构构件的抗爆性能严重退化。为此，本文采用ABAQUS有限元软件建立了120个火灾-爆炸耦合作用下SCS墙分析模型。首先，基于已有的火灾下耐火极限试验和常温下爆炸试验对有限元模型进行验证；其次，分析了火灾-爆炸耦合作用下SCS墙工作机理，重点研究了受火时间、爆炸当量、含钢率、材料强度...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0446
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摘要:
针对舰船结构舱内爆炸响应试验，船用特种钢材价格昂贵，极大增加试验成本，故由此开展舱内爆炸响应试验中普通钢材替代特种钢材的等效性研究。为确定不同材料靶板之间的等效关系，基于靶板结构中心点变形相似原则，考虑靶板不破的情况下，采用量纲分析的方法，提出靶板材料等效替换方法。运用有限元分析软件ATUODYN对封闭空间内爆炸载荷作用在921A钢、907A钢、Q235钢、Q355钢四种不同型号钢制靶板过程进行数值仿真，得到计算结果与试验结果最大误差值为5.6%，验证了数值仿真方法的正确性。通过对数值仿真计算得...
针对舰船结构舱内爆炸响应试验，船用特种钢材价格昂贵，极大增加试验成本，故由此开展舱内爆炸响应试验中普通钢材替代特种钢材的等效性研究。为确定不同材料靶板之间的等效关系，基于靶板结构中心点变形相似原则，考虑靶板不破的情况下，采用量纲分析的方法，提出靶板材料等效替换方法。运用有限元分析软件ATUODYN对封闭空间内爆炸载荷作用在921A钢、907A钢、Q235钢、Q355钢四种不同型号钢制靶板过程进行数值仿真，得到计算结果与试验结果最大误差值为5.6%，验证了数值仿真方法的正确性。通过对数值仿真计算得...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0453
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摘要：为研究民航客机用高性能碳纤维复合材料的冰雹撞击损伤特性，通过试验首先对冰球在高速冲击下的撞击力特性进行研究，给出了冲击力时程曲线以及峰值冲击力与冰球动能的线性增长关系；随后对T800/3200碳纤维复合材料层合板进行单次冰球撞击，根据高速摄影发现其损伤形态和损伤程度与冰球的初速度有关，同时超声C扫描结果表明其内部层间脱粘面积与冰球撞击时的动能呈线性增长关系；而后又对相同厚度的靶板进行了冰球重复撞击试验，其宏观损伤程度随撞击次数增加而加重，且碳纤维板中心点挠度与冰球累积动能呈二次关系，并最终...
摘要：为研究民航客机用高性能碳纤维复合材料的冰雹撞击损伤特性，通过试验首先对冰球在高速冲击下的撞击力特性进行研究，给出了冲击力时程曲线以及峰值冲击力与冰球动能的线性增长关系；随后对T800/3200碳纤维复合材料层合板进行单次冰球撞击，根据高速摄影发现其损伤形态和损伤程度与冰球的初速度有关，同时超声C扫描结果表明其内部层间脱粘面积与冰球撞击时的动能呈线性增长关系；而后又对相同厚度的靶板进行了冰球重复撞击试验，其宏观损伤程度随撞击次数增加而加重，且碳纤维板中心点挠度与冰球累积动能呈二次关系，并最终...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0177
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为研究近爆载荷作用下高强钢板的抗爆性能，首先利用ANSYS/LS-DYNA软件开展了高强钢材料的SHPB冲击试验模拟，标定了表征高强钢动态本构的Johnson-Cook模型参数；基于该参数开展了84组近爆条件下高强钢板的爆炸模拟，系统分析了爆炸冲击波与钢板的相互作用过程，阐明了钢板的宽度及厚度等几何参数对其变形特征与破坏模式的影响规律。此外，通过汇总分析数值模拟结果，进一步提供了近爆作用下高强钢板最大变形位移的预测模型。研究表明：Johnson-Cook模型能有效模拟高强钢在高应变率下的力学行为...
为研究近爆载荷作用下高强钢板的抗爆性能，首先利用ANSYS/LS-DYNA软件开展了高强钢材料的SHPB冲击试验模拟，标定了表征高强钢动态本构的Johnson-Cook模型参数；基于该参数开展了84组近爆条件下高强钢板的爆炸模拟，系统分析了爆炸冲击波与钢板的相互作用过程，阐明了钢板的宽度及厚度等几何参数对其变形特征与破坏模式的影响规律。此外，通过汇总分析数值模拟结果，进一步提供了近爆作用下高强钢板最大变形位移的预测模型。研究表明：Johnson-Cook模型能有效模拟高强钢在高应变率下的力学行为...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0485
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为了准确预测冲击爆炸荷载作用下混凝土材料的动态拉伸断裂破坏，基于非常规态近场动力学理论框架，本文首先建立了修正的Monaghan人工体积粘性计算方法用于消除数值振荡，然后将前期建立的等效计算应变率方法植入到课题组前期研发的Kong-Fang模型中，用以准确计算应变率突变时的应变率效应。在此基础上，开展了一维杆中的弹性波传播的数值模拟，发现在力矢量状态上额外附加修正的Monaghan人工体积粘性力矢量状态，可有效地抑制由变形梯度近似导致的非物理数值振荡现象，进而讨论分析了人工体积粘性参数的影响并给...
为了准确预测冲击爆炸荷载作用下混凝土材料的动态拉伸断裂破坏，基于非常规态近场动力学理论框架，本文首先建立了修正的Monaghan人工体积粘性计算方法用于消除数值振荡，然后将前期建立的等效计算应变率方法植入到课题组前期研发的Kong-Fang模型中，用以准确计算应变率突变时的应变率效应。在此基础上，开展了一维杆中的弹性波传播的数值模拟，发现在力矢量状态上额外附加修正的Monaghan人工体积粘性力矢量状态，可有效地抑制由变形梯度近似导致的非物理数值振荡现象，进而讨论分析了人工体积粘性参数的影响并给...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0284
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摘要:
气体爆燃转爆轰（Deflagration-to-Detonation Transition，DDT）研究对于工业爆炸预防、爆轰推进技术研发等领域具有重要意义。障碍物交错阵列是气体燃爆场景可能涉及的一类典型障碍物布局，其存在通常可显著促进DDT发生。鉴于目前对障碍物交错阵列内DDT现象的认识不足，采用高精度算法和动态自适应网格求解完全可压缩反应性Navier-Stokes方程，对不同障碍物间距条件下方形障碍物交错阵列内预混氢-空气DDT引发过程进行数值模拟研究。结果表明：减小障碍物间距有利于在火焰...
气体爆燃转爆轰（Deflagration-to-Detonation Transition，DDT）研究对于工业爆炸预防、爆轰推进技术研发等领域具有重要意义。障碍物交错阵列是气体燃爆场景可能涉及的一类典型障碍物布局，其存在通常可显著促进DDT发生。鉴于目前对障碍物交错阵列内DDT现象的认识不足，采用高精度算法和动态自适应网格求解完全可压缩反应性Navier-Stokes方程，对不同障碍物间距条件下方形障碍物交错阵列内预混氢-空气DDT引发过程进行数值模拟研究。结果表明：减小障碍物间距有利于在火焰...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0153
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摘要:
撞击溅射是撞击过程的重要组成部分，在深空探测领域中的小行星附着固锚、撞击采样、动能撞击偏转、星球表面溅射沉积物分布等工程应用与科学分析中发挥着重要作用。小行星表面多覆盖有砾石堆状风化层，实验室通常利用颗粒状靶体进行模拟并开展实验研究。本文综述了颗粒靶体撞击溅射行为的研究进展，介绍了颗粒靶体撞击溅射形成过程及溅射幕的描述方法；剖析了基于量纲分析的撞击溅射相似律及其适用范围与局限性；总结了靶体材料参数、撞击参数、靶体表面形貌及撞击体形状与结构等因素对撞击溅射行为的影响。最后提出了颗粒靶体撞击溅射行为...
撞击溅射是撞击过程的重要组成部分，在深空探测领域中的小行星附着固锚、撞击采样、动能撞击偏转、星球表面溅射沉积物分布等工程应用与科学分析中发挥着重要作用。小行星表面多覆盖有砾石堆状风化层，实验室通常利用颗粒状靶体进行模拟并开展实验研究。本文综述了颗粒靶体撞击溅射行为的研究进展，介绍了颗粒靶体撞击溅射形成过程及溅射幕的描述方法；剖析了基于量纲分析的撞击溅射相似律及其适用范围与局限性；总结了靶体材料参数、撞击参数、靶体表面形貌及撞击体形状与结构等因素对撞击溅射行为的影响。最后提出了颗粒靶体撞击溅射行为...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0213
PDF(37)
摘要:
设计了两种不同材料的结构弹，利用203mm平衡炮为发射平台，开展了11kg级弹体在1400m/s速度段侵彻钢筋混凝土靶的实验研究。基于试验结果，对侵彻弹体进行了宏微观结构表征，探究了不同材料弹体在高速侵彻下的侵蚀机理，分析了壳体材料对弹体侵彻效应的影响。结果表明：在实验速度段，弹体材料主导弹体的结构响应，材料强度越高，抗冲击压缩性能越强，弹体头部的侵蚀越小；材料的抗剪和耐磨性越好，弹身的磨蚀越少。高速侵彻条件下，锥形结构弹体的质量损失主要集中在弹身部分。弹体头部的侵蚀和墩粗会一定程度上降低弹体的...
设计了两种不同材料的结构弹，利用203mm平衡炮为发射平台，开展了11kg级弹体在1400m/s速度段侵彻钢筋混凝土靶的实验研究。基于试验结果，对侵彻弹体进行了宏微观结构表征，探究了不同材料弹体在高速侵彻下的侵蚀机理，分析了壳体材料对弹体侵彻效应的影响。结果表明：在实验速度段，弹体材料主导弹体的结构响应，材料强度越高，抗冲击压缩性能越强，弹体头部的侵蚀越小；材料的抗剪和耐磨性越好，弹身的磨蚀越少。高速侵彻条件下，锥形结构弹体的质量损失主要集中在弹身部分。弹体头部的侵蚀和墩粗会一定程度上降低弹体的...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0417
PDF(33)
摘要:
为了探究岩石粗糙结构面的动态剪切力学响应以及损伤结构面渗流特性，采用动态恒速剪切系统对砂岩粗糙结构面开展不同剪切速率条件下的剪切力学试验，分析了剪切速率v 以及粗糙度系数JRC 对砂岩结构面峰值剪切强度以及滑移特征的影响。此外，利用三维扫描技术获得粗糙结构面剪切前后的损伤特征，并开展不同围压条件下的渗流试验，探究损伤结构面嗣后渗流特性。剪切试验结果表明，砂岩结构面的动态峰值抗剪强度随着剪切速率的增加而降低。随着剪切速率由50 mm/s增加至210 mm/s，粗糙度系数为12.43±1.06的砂岩结构...
为了探究岩石粗糙结构面的动态剪切力学响应以及损伤结构面渗流特性，采用动态恒速剪切系统对砂岩粗糙结构面开展不同剪切速率条件下的剪切力学试验，分析了剪切速率
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0442
PDF(26)
摘要:
为研究爆轰产物后燃烧效应对封闭空间的毁伤特性。以密闭空间结构和基于能量守恒的简化计算公式为基础，提出一种计算装药爆轰产物后燃烧能量的方法，基于该方法开展内爆毁伤模拟，以无后燃烧能量数值模拟结果为基础，率先采用恒定速率与线性增加率两种方式施加后燃烧能量，对比研究了爆炸载荷作用下的动态响应。研究结果表明：以不同速率方式开展后燃烧效应数值仿真时，除温度载荷外均有着不同程度的增强效果；以恒定速率方式施加后燃烧能量对内爆特性影响最大，其速度与加速度载荷的增幅分别为42.67%和71.21%，超压与准静态压...
为研究爆轰产物后燃烧效应对封闭空间的毁伤特性。以密闭空间结构和基于能量守恒的简化计算公式为基础，提出一种计算装药爆轰产物后燃烧能量的方法，基于该方法开展内爆毁伤模拟，以无后燃烧能量数值模拟结果为基础，率先采用恒定速率与线性增加率两种方式施加后燃烧能量，对比研究了爆炸载荷作用下的动态响应。研究结果表明：以不同速率方式开展后燃烧效应数值仿真时，除温度载荷外均有着不同程度的增强效果；以恒定速率方式施加后燃烧能量对内爆特性影响最大，其速度与加速度载荷的增幅分别为42.67%和71.21%，超压与准静态压...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0424
PDF(66)
摘要:
爆炸应力波穿过异质界面时，其传播特性会发生显著变化。工程岩体常存在不连续结构面，特别是深部岩体中的节理和裂隙较为发育。为了深入研究围压与爆破耦合作用下节理岩体的动力响应及损伤机制，本文采用显式动力学数值模拟方法，结合ALE算法和流固耦合技术，对节理岩体的破裂过程进行模拟。基于时域递归理论，分别计算了爆炸应力波穿过节理面时的透射与反射系数。通过爆炸光弹性试验，分析了爆炸应力波在节理岩体中的传播过程与特征。此外，利用Riedel-Hiermaier-Thoma (RHT) 损伤模型，讨论了不同节理角...
爆炸应力波穿过异质界面时，其传播特性会发生显著变化。工程岩体常存在不连续结构面，特别是深部岩体中的节理和裂隙较为发育。为了深入研究围压与爆破耦合作用下节理岩体的动力响应及损伤机制，本文采用显式动力学数值模拟方法，结合ALE算法和流固耦合技术，对节理岩体的破裂过程进行模拟。基于时域递归理论，分别计算了爆炸应力波穿过节理面时的透射与反射系数。通过爆炸光弹性试验，分析了爆炸应力波在节理岩体中的传播过程与特征。此外，利用Riedel-Hiermaier-Thoma (RHT) 损伤模型，讨论了不同节理角...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0457
PDF(49)
摘要:
为了研究近水面爆炸场景下沿着水面传播的冲击波载荷特性，采用100 g、200 g和400 g TNT/RDX(40/60)炸药开展了触水（H_ = 0）、近水（H_ ≈ 0.2 m/kg1/3）和空中（H_ ≈ 0.6 m/kg1/3）3种典型比爆高条件下的爆炸实验，测量了冲击波超压和爆炸的高速摄影图像，同时采用数值模拟方法对实验进行了仿真。基于实验和数值模拟结果，开展了爆炸现象和水面冲击波载荷特性研究。结果表明：触水、近水和空中爆炸现象存在显著差异。触水爆炸时爆轰产物直接驱动水面形成半球形空腔...
为了研究近水面爆炸场景下沿着水面传播的冲击波载荷特性，采用100 g、200 g和400 g TNT/RDX(40/60)炸药开展了触水（H_ = 0）、近水（H_ ≈ 0.2 m/kg1/3）和空中（H_ ≈ 0.6 m/kg1/3）3种典型比爆高条件下的爆炸实验，测量了冲击波超压和爆炸的高速摄影图像，同时采用数值模拟方法对实验进行了仿真。基于实验和数值模拟结果，开展了爆炸现象和水面冲击波载荷特性研究。结果表明：触水、近水和空中爆炸现象存在显著差异。触水爆炸时爆轰产物直接驱动水面形成半球形空腔...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0388
PDF(60)
摘要:
钢筋混凝土（RC）箱型结构中爆炸冲击波难以向外自由扩散，多次反射叠加后可加剧结构的破坏程度。为全面探究RC箱型结构内爆炸的载荷特性及其动力行为，首先，通过复现完全密闭和半密闭（带泄爆口）箱型结构的内爆炸试验，验证了所采用数值仿真材料模型和参数、MAPPING映射方法以及流固耦合算法的适用性。进一步，针对典型RC箱型结构和美国联邦应急管理署（FEMA）规定的恐怖爆炸袭击类型，开展了三种爆炸威胁和四种泄爆面积下的内爆炸数值仿真分析，考察了结构内壁面中心和内角隅处载荷及其分布以及结构动力行为特征。结果...
钢筋混凝土（RC）箱型结构中爆炸冲击波难以向外自由扩散，多次反射叠加后可加剧结构的破坏程度。为全面探究RC箱型结构内爆炸的载荷特性及其动力行为，首先，通过复现完全密闭和半密闭（带泄爆口）箱型结构的内爆炸试验，验证了所采用数值仿真材料模型和参数、MAPPING映射方法以及流固耦合算法的适用性。进一步，针对典型RC箱型结构和美国联邦应急管理署（FEMA）规定的恐怖爆炸袭击类型，开展了三种爆炸威胁和四种泄爆面积下的内爆炸数值仿真分析，考察了结构内壁面中心和内角隅处载荷及其分布以及结构动力行为特征。结果...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0261
PDF(27)
摘要:
加工与装配的公差导致间隙在工程结构中广泛存在，强动载下间隙内可能产生威胁结构可靠性与安全性的间隙射流，而间隙射流的形成机制与传统高速金属射流不同，其形成过程尚需进行系统的研究。基于二级轻气炮对带有间隙的金属钨样品进行超高速冲击加载实验，通过高速分幅照相系统记录了间隙射流的形成及演化过程。采用ANSYS Autodyn软件建立了预测间隙射流形成的数值模型，并基于代表性实验获取的射流形态及头部速度历史验证了该数值模型的适用性。通过调整数值模型中的飞片速度、间隙宽度和间隙半角，分别研究了这三者对间隙射...
加工与装配的公差导致间隙在工程结构中广泛存在，强动载下间隙内可能产生威胁结构可靠性与安全性的间隙射流，而间隙射流的形成机制与传统高速金属射流不同，其形成过程尚需进行系统的研究。基于二级轻气炮对带有间隙的金属钨样品进行超高速冲击加载实验，通过高速分幅照相系统记录了间隙射流的形成及演化过程。采用ANSYS Autodyn软件建立了预测间隙射流形成的数值模型，并基于代表性实验获取的射流形态及头部速度历史验证了该数值模型的适用性。通过调整数值模型中的飞片速度、间隙宽度和间隙半角，分别研究了这三者对间隙射...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0268
PDF(21)
摘要:
为了探究包覆铝粉爆炸火焰发展演化规律与传播机理，本文采用溶剂蒸发法制备了壳-核结构硬脂酸包覆铝粉（SA@Al），应用改进的哈特曼管，实验研究了粉尘云浓度对5%、10%与15%包覆浓度SA@Al粉尘爆炸火焰传播特性的影响；同时应用CHEMKIN模拟分析其气相爆炸反应动力学特征，进而揭示SA@Al爆炸火焰传播机理。结果表明，随粉尘云浓度增大，5%、10%和15%包覆浓度SA@Al粉尘爆炸火焰饱满度与连续性均先增强后减弱，平均火焰传播速度均呈先增大后减小的趋势，当粉尘云浓度为500 g/m3时火焰传播...
为了探究包覆铝粉爆炸火焰发展演化规律与传播机理，本文采用溶剂蒸发法制备了壳-核结构硬脂酸包覆铝粉（SA@Al），应用改进的哈特曼管，实验研究了粉尘云浓度对5%、10%与15%包覆浓度SA@Al粉尘爆炸火焰传播特性的影响；同时应用CHEMKIN模拟分析其气相爆炸反应动力学特征，进而揭示SA@Al爆炸火焰传播机理。结果表明，随粉尘云浓度增大，5%、10%和15%包覆浓度SA@Al粉尘爆炸火焰饱满度与连续性均先增强后减弱，平均火焰传播速度均呈先增大后减小的趋势，当粉尘云浓度为500 g/m3时火焰传播...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0395
PDF(13)
摘要:
岩石断层颗粒夹层的粘性特性对于断层的动力学行为影响很大，但在不同滑移速度下断层颗粒夹层粘性系数的确定问题还没有得到解决。本文针对此问题进行了理论研究。首先，对于颗粒夹层的慢速剪切滑移，采用Maxwell松弛模型，得到了力链长度对于剪切应变率、剪切带的有效扩展速度、颗粒介质强度的依赖关系，进一步获得剪切带的松弛时间和颗粒介质的粘性系数表达式，建立了颗粒介质固-液力学行为转换的条件。与已有试验数据对比验证了本模型的正确性。对于高速的滑移剪切，颗粒介质运动具有湍流特征，应用统计物理学来描述岩石颗粒之间...
岩石断层颗粒夹层的粘性特性对于断层的动力学行为影响很大，但在不同滑移速度下断层颗粒夹层粘性系数的确定问题还没有得到解决。本文针对此问题进行了理论研究。首先，对于颗粒夹层的慢速剪切滑移，采用Maxwell松弛模型，得到了力链长度对于剪切应变率、剪切带的有效扩展速度、颗粒介质强度的依赖关系，进一步获得剪切带的松弛时间和颗粒介质的粘性系数表达式，建立了颗粒介质固-液力学行为转换的条件。与已有试验数据对比验证了本模型的正确性。对于高速的滑移剪切，颗粒介质运动具有湍流特征，应用统计物理学来描述岩石颗粒之间...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0399
PDF(38)
摘要:
随着全球资源需求的持续上升，深部地下工程的开发规模不断扩大，面临日益复杂的地质条件和高地应力环境。这种转变使得深部含结构面岩体的动力特性研究成为近年来的研究热点与难点问题。本文系统总结了结构面的动剪切和动拉压特性，并深入分析了多种因素对结构面动力行为的影响。此外，探讨了结构面效应对岩体动力特性的影响，特别是对岩体动强度和动变形的作用。针对常见的深部动力灾害，如岩爆、大变形和冲击地压，本文梳理了其触发机制与防治技术，强调了建立有效理论和技术体系的重要性。最后，本文对未来深部岩体结构面动力特性及动力...
随着全球资源需求的持续上升，深部地下工程的开发规模不断扩大，面临日益复杂的地质条件和高地应力环境。这种转变使得深部含结构面岩体的动力特性研究成为近年来的研究热点与难点问题。本文系统总结了结构面的动剪切和动拉压特性，并深入分析了多种因素对结构面动力行为的影响。此外，探讨了结构面效应对岩体动力特性的影响，特别是对岩体动强度和动变形的作用。针对常见的深部动力灾害，如岩爆、大变形和冲击地压，本文梳理了其触发机制与防治技术，强调了建立有效理论和技术体系的重要性。最后，本文对未来深部岩体结构面动力特性及动力...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0225
PDF(33)
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增材制造具有的高设计自由度和快速成形特点，使其在制造复杂几何结构的航空航天和国防领域关键部件上具有巨大的优势。Ti-6Al-4V钛合金凭借其低密度、高比强度及抗蠕变性的特性，在经常承受冲击载荷的航天器、武器装备等关键部位上得到广泛应用，深入了解增材制造Ti-6Al-4V钛合金在动静载荷作用下的力学性能及影响机制是提高构件使役性能的重要基础。本文对增材制造Ti-6Al-4V钛合金的力学响应最新进展进行了系统的梳理和归纳。首先简要概括了典型金属增材制造技术分类和工作原理，其次，梳理了增材制造Ti-6...
增材制造具有的高设计自由度和快速成形特点，使其在制造复杂几何结构的航空航天和国防领域关键部件上具有巨大的优势。Ti-6Al-4V钛合金凭借其低密度、高比强度及抗蠕变性的特性，在经常承受冲击载荷的航天器、武器装备等关键部位上得到广泛应用，深入了解增材制造Ti-6Al-4V钛合金在动静载荷作用下的力学性能及影响机制是提高构件使役性能的重要基础。本文对增材制造Ti-6Al-4V钛合金的力学响应最新进展进行了系统的梳理和归纳。首先简要概括了典型金属增材制造技术分类和工作原理，其次，梳理了增材制造Ti-6...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0282
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摘 要：天然气掺氢技术已被逐渐运用于管道运输，但氢气/甲烷易发生泄漏爆炸事故。文中采用20L球形装置研究了掺氢比和添加CO2对甲烷爆炸特性的影响。实验结果表明：掺氢比对甲烷爆炸压力和火焰传播速度有促进作用，其中对最大爆炸压力上升速率促进作用最显著，二氧化碳对混合气体爆炸压力和火焰传播速度有抑制作用，但对高掺氢比的压力参数较低掺氢比时抑制效果弱。随着掺氢比的增大，火焰的流体动力学不稳定性和热质扩散不稳定性先增强后减弱。二氧化碳对流体动力学不稳定性有抑制作用，对热质扩散不稳定性有促进作用。通过反应动...
摘 要：天然气掺氢技术已被逐渐运用于管道运输，但氢气/甲烷易发生泄漏爆炸事故。文中采用20L球形装置研究了掺氢比和添加CO2对甲烷爆炸特性的影响。实验结果表明：掺氢比对甲烷爆炸压力和火焰传播速度有促进作用，其中对最大爆炸压力上升速率促进作用最显著，二氧化碳对混合气体爆炸压力和火焰传播速度有抑制作用，但对高掺氢比的压力参数较低掺氢比时抑制效果弱。随着掺氢比的增大，火焰的流体动力学不稳定性和热质扩散不稳定性先增强后减弱。二氧化碳对流体动力学不稳定性有抑制作用，对热质扩散不稳定性有促进作用。通过反应动...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0353
PDF(22)
摘要:
在实际工程中，岩体经常会遭受频繁往复的动力扰动，对工程安全造成严重威胁。为探究节理岩体在循环动力扰动作用下的动态力学行为，采用分离式霍普金森压杆试验系统，对含单节理辉长岩进行了单轴循环冲击试验，从试件的抗冲击能力、应力应变性质、能量和损伤的演化对其动态力学行为进行了全面分析。结果表明，试件在循环冲击作用下的破坏模式为劈裂，节理倾角显著影响了试件的抗冲击能力；试件在循环冲击过程中均出现了应变回弹现象，其力学性质并不随着冲击次数的增加而单调弱化；用耗散能表示的累积损伤系数随着冲击次数的增加近似线性增...
在实际工程中，岩体经常会遭受频繁往复的动力扰动，对工程安全造成严重威胁。为探究节理岩体在循环动力扰动作用下的动态力学行为，采用分离式霍普金森压杆试验系统，对含单节理辉长岩进行了单轴循环冲击试验，从试件的抗冲击能力、应力应变性质、能量和损伤的演化对其动态力学行为进行了全面分析。结果表明，试件在循环冲击作用下的破坏模式为劈裂，节理倾角显著影响了试件的抗冲击能力；试件在循环冲击过程中均出现了应变回弹现象，其力学性质并不随着冲击次数的增加而单调弱化；用耗散能表示的累积损伤系数随着冲击次数的增加近似线性增...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0062
PDF(33)
摘要:
为研究薄壁椭球壳在局部冲击载荷作用下的变形特征，开展了实验研究和仿真分析。利用轻气枪开展弹丸冲击实验，使用三维DIC技术记录变形过程，得到了椭球壳在圆柱弹丸不同初始冲击速度作用下的全局变形形貌以及中心凹陷深度和凹陷边界。在弹丸冲击椭球壳的仿真分析中，重点研究了三种曲率半径变化对椭球壳凹陷深度、凹陷长短轴的影响规律，通过量纲分析方法得出无量纲变形特征所依赖的主要无量纲自变量，通过参数敏感性分析消减影响较小的参数，在保持相同材料、弹体尺寸与壳体厚度同一缩比时，得到了无量纲变形特征与三种曲率半径和速度...
为研究薄壁椭球壳在局部冲击载荷作用下的变形特征，开展了实验研究和仿真分析。利用轻气枪开展弹丸冲击实验，使用三维DIC技术记录变形过程，得到了椭球壳在圆柱弹丸不同初始冲击速度作用下的全局变形形貌以及中心凹陷深度和凹陷边界。在弹丸冲击椭球壳的仿真分析中，重点研究了三种曲率半径变化对椭球壳凹陷深度、凹陷长短轴的影响规律，通过量纲分析方法得出无量纲变形特征所依赖的主要无量纲自变量，通过参数敏感性分析消减影响较小的参数，在保持相同材料、弹体尺寸与壳体厚度同一缩比时，得到了无量纲变形特征与三种曲率半径和速度...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0350
PDF(95)
摘要:
以往针对常规武器的抗爆结构设计中，对固体介质中爆炸应力波的研究多针对土壤和岩石介质（即地冲击问题），对混凝土中爆炸应力波的传播与衰减规律研究依然较少。为了探究柱形装药爆炸应力波在混凝土介质中的传播规律，本文基于KCC本构模型和多物质ALE算法开展数值模拟研究。首先，通过与已有的试验数据进行对比，验证了本构模型参数和数值算法的适用性；在此基础上以峰值应力为准则，对装药周围混凝土介质的爆炸破坏分区进行划分，并讨论了各破坏分区中爆炸应力波的衰减规律；随后，分析了装药形状对爆炸破坏分区和爆炸应力波传播规...
以往针对常规武器的抗爆结构设计中，对固体介质中爆炸应力波的研究多针对土壤和岩石介质（即地冲击问题），对混凝土中爆炸应力波的传播与衰减规律研究依然较少。为了探究柱形装药爆炸应力波在混凝土介质中的传播规律，本文基于KCC本构模型和多物质ALE算法开展数值模拟研究。首先，通过与已有的试验数据进行对比，验证了本构模型参数和数值算法的适用性；在此基础上以峰值应力为准则，对装药周围混凝土介质的爆炸破坏分区进行划分，并讨论了各破坏分区中爆炸应力波的衰减规律；随后，分析了装药形状对爆炸破坏分区和爆炸应力波传播规...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0269
PDF(33)
摘要:
为获得PBX造型粉缝隙挤压加载下的点火响应行为，基于射弹撞击的方式，设计了造型粉缝隙挤压实验装置，为保证样品在设计的缝隙之外无其他流动空间，在样品表面覆盖垫层及涂抹油脂进行密封，采用高速摄影记录了造型粉挤入缝隙的运动及反应情况。改变缝隙面积和样品截面积的比例，研究了压实效应对点火的影响。结果表明，对于无油脂密封的情况，加载开始后PBX造型粉先历经颗粒破碎和压实，随后压实的造型粉从垫层附近的间隙挤出，挤出过程中发生点火，点火位置在炸药与垫层界面。对于有油脂密封的情况，PBX造型粉在压实后的一段时间...
为获得PBX造型粉缝隙挤压加载下的点火响应行为，基于射弹撞击的方式，设计了造型粉缝隙挤压实验装置，为保证样品在设计的缝隙之外无其他流动空间，在样品表面覆盖垫层及涂抹油脂进行密封，采用高速摄影记录了造型粉挤入缝隙的运动及反应情况。改变缝隙面积和样品截面积的比例，研究了压实效应对点火的影响。结果表明，对于无油脂密封的情况，加载开始后PBX造型粉先历经颗粒破碎和压实，随后压实的造型粉从垫层附近的间隙挤出，挤出过程中发生点火，点火位置在炸药与垫层界面。对于有油脂密封的情况，PBX造型粉在压实后的一段时间...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0245
PDF(25)
摘要:
实验利用PMMA材料在切槽炮孔壁上预制缺陷裂纹，以TATP炸药为装药，采用动态焦散线结合数值模拟的方法，探究炮孔壁缺陷对切槽爆破裂纹扩展的影响。研究结果表明，在平行缺陷处的应力波反射会导致切槽裂纹起裂方向发生向下偏移，在垂直缺陷处应力波的折射不影响裂纹起裂方向；孔壁缺陷的存在会抑制应力波及爆生气体对切槽处裂纹的作用，使其裂纹长度、扩展速度及强度因子数值均减小；且抑制作用与缺陷到炮孔中心的距离有关，随其远离炮孔中心，平行缺陷对两侧切槽裂纹抑制作用逐渐减弱，垂直缺陷对远侧切槽裂纹抑制作用逐渐减弱，对...
实验利用PMMA材料在切槽炮孔壁上预制缺陷裂纹，以TATP炸药为装药，采用动态焦散线结合数值模拟的方法，探究炮孔壁缺陷对切槽爆破裂纹扩展的影响。研究结果表明，在平行缺陷处的应力波反射会导致切槽裂纹起裂方向发生向下偏移，在垂直缺陷处应力波的折射不影响裂纹起裂方向；孔壁缺陷的存在会抑制应力波及爆生气体对切槽处裂纹的作用，使其裂纹长度、扩展速度及强度因子数值均减小；且抑制作用与缺陷到炮孔中心的距离有关，随其远离炮孔中心，平行缺陷对两侧切槽裂纹抑制作用逐渐减弱，垂直缺陷对远侧切槽裂纹抑制作用逐渐减弱，对...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0381
PDF(64)
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为研究不同爆炸当量与不同装药位置下的坑道内冲击波传播过程,本文建立了满足单兵人员通行的试验坑道。通过试验对比了装药量与装药位置对超压时程曲线及冲击波参数分布的影响。开展与试验工况相同的仿真模拟,结合压力云图和超压时程曲线,发现波阵面运动是导致超压时程曲线演变和参数分布变化的主要原因。基于试验和数值模拟结果得到了具有实际工程参考意义的坑道内冲击波超压预测模型。
为研究不同爆炸当量与不同装药位置下的坑道内冲击波传播过程,本文建立了满足单兵人员通行的试验坑道。通过试验对比了装药量与装药位置对超压时程曲线及冲击波参数分布的影响。开展与试验工况相同的仿真模拟,结合压力云图和超压时程曲线,发现波阵面运动是导致超压时程曲线演变和参数分布变化的主要原因。基于试验和数值模拟结果得到了具有实际工程参考意义的坑道内冲击波超压预测模型。
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0371
PDF(39)
摘要:
航空发动机机匣包容性问题非常复杂，涉及大变形、材料粘塑性及结构非线性动态响应等。本文以某型航空发动机风扇机匣为研究对象，提出一种结合弹道冲击试验和有限元分析评估机匣包容能力的方法。采用叶片型弹体冲击半环模拟机匣以获取钛合金机匣的冲击损伤基本特性，并基于商业显式有限元软件LS-DYNA建立相应的数值仿真模型，对比弹体剩余速度、靶板径向变形量以及结构损伤形貌的数值仿真结果与试验测试结果，二者良好的一致性表明本文数值仿真方法的准确性。最后，采用验证过的数值仿真方法建立真实断裂叶片撞击风扇机匣的计算模型...
航空发动机机匣包容性问题非常复杂，涉及大变形、材料粘塑性及结构非线性动态响应等。本文以某型航空发动机风扇机匣为研究对象，提出一种结合弹道冲击试验和有限元分析评估机匣包容能力的方法。采用叶片型弹体冲击半环模拟机匣以获取钛合金机匣的冲击损伤基本特性，并基于商业显式有限元软件LS-DYNA建立相应的数值仿真模型，对比弹体剩余速度、靶板径向变形量以及结构损伤形貌的数值仿真结果与试验测试结果，二者良好的一致性表明本文数值仿真方法的准确性。最后，采用验证过的数值仿真方法建立真实断裂叶片撞击风扇机匣的计算模型...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0414
PDF(35)
摘要:
节理的存在对岩石爆破效果有显著影响。通过试验与数值模拟相结合的方式研究不同节理倾角对爆破块度的影响。采用一组含有不同角度节理的混凝土模型试样开展爆破试验，在试样竖直孔中装填雷管并爆破，使用高速摄像机记录试样爆破破碎过程，观测了起爆后不同时刻节理面的动态响应，利用图像处理方法进行爆破块度提取，分析了节理倾角对爆破块度的影响，采用LS-DYNA有限元数值模拟获得应力波的传播过程以及应变场的演变过程。试验与数值计算结果表明，节理对爆破块度分布及应力波传播有显著影响，主要源于爆炸应力波在节理处的反射，这...
节理的存在对岩石爆破效果有显著影响。通过试验与数值模拟相结合的方式研究不同节理倾角对爆破块度的影响。采用一组含有不同角度节理的混凝土模型试样开展爆破试验，在试样竖直孔中装填雷管并爆破，使用高速摄像机记录试样爆破破碎过程，观测了起爆后不同时刻节理面的动态响应，利用图像处理方法进行爆破块度提取，分析了节理倾角对爆破块度的影响，采用LS-DYNA有限元数值模拟获得应力波的传播过程以及应变场的演变过程。试验与数值计算结果表明，节理对爆破块度分布及应力波传播有显著影响，主要源于爆炸应力波在节理处的反射，这...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0405
PDF(49)
摘要:
为探究高温对大理岩能量特性的影响，利用ANSYS/LS-DYNA对大理岩开展6级温度梯度、 5种冲击速度的动态压缩试验，分析高温动载作用下大理岩力学特性、能量演化的温度效应，最终从能量耗散角度探讨高温大理岩强度失效的能量判据。研究结果表明：（1）HJC本构模型能够合理有效模拟不同温度下大理岩动态变化破坏过程；（2）随着温度的增加，大理岩动态峰值强度和动弹性模量与温度呈二次函数负相关，动态峰值应变与温度呈二次函数正相关，破坏形态由“X型”共轭剪切破坏向粉碎性破坏转变，破碎细粒尺寸减小；（3）当温度...
为探究高温对大理岩能量特性的影响，利用ANSYS/LS-DYNA对大理岩开展6级温度梯度、 5种冲击速度的动态压缩试验，分析高温动载作用下大理岩力学特性、能量演化的温度效应，最终从能量耗散角度探讨高温大理岩强度失效的能量判据。研究结果表明：（1）HJC本构模型能够合理有效模拟不同温度下大理岩动态变化破坏过程；（2）随着温度的增加，大理岩动态峰值强度和动弹性模量与温度呈二次函数负相关，动态峰值应变与温度呈二次函数正相关，破坏形态由“X型”共轭剪切破坏向粉碎性破坏转变，破碎细粒尺寸减小；（3）当温度...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0404
PDF(37)
摘要:
发展基于结构装药非冲击点火反应演化的物理机制的工程模型，描述反应演化过程并量化表征反应烈度，对评估武器弹药安全性具有重要意义。当前，描述装药反应演化行为的模型主要有燃烧裂纹一维增压模型与装药燃烧裂纹网络模型，但上述模型假定较多且存在未考虑空腔膨胀体积，燃烧裂纹扩展系数物理定义不明确等限制性问题。本文基于装药反应裂纹扩展的主控机制，以断裂韧性与反应压力为主要参量，构建了约束装药燃烧反应演化调控模型，可描述装药燃烧过程中燃烧气体产物增压和壳体结构约束强度的变化过程。利用质量惯性约束作用下的PBX-3...
发展基于结构装药非冲击点火反应演化的物理机制的工程模型，描述反应演化过程并量化表征反应烈度，对评估武器弹药安全性具有重要意义。当前，描述装药反应演化行为的模型主要有燃烧裂纹一维增压模型与装药燃烧裂纹网络模型，但上述模型假定较多且存在未考虑空腔膨胀体积，燃烧裂纹扩展系数物理定义不明确等限制性问题。本文基于装药反应裂纹扩展的主控机制，以断裂韧性与反应压力为主要参量，构建了约束装药燃烧反应演化调控模型，可描述装药燃烧过程中燃烧气体产物增压和壳体结构约束强度的变化过程。利用质量惯性约束作用下的PBX-3...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0366
PDF(31)
摘要:
为了有效预测和控制封闭空间内油气爆炸的后果，进而减少事故导致的人员伤亡和财产损失，对油气爆炸的超压特性与爆炸发生空间尺度的关系进行了研究。在控制初始油气浓度以及点火位置和点火能量不变的情况下，开展了不同长径比、不同体积和不同长度的密闭方形管道条件下油气的爆炸超压特性实验。实验结果表明，在爆炸过程中，超压上升的速率经历急剧增长期、持续震荡期和衰减终止期这三个阶段，其反映了反应速率与热损失之间的动态变化关系。体积不变（21.2L），随着长径比的增加（从7.1增加至35.7），最大超压下降47.5%（...
为了有效预测和控制封闭空间内油气爆炸的后果，进而减少事故导致的人员伤亡和财产损失，对油气爆炸的超压特性与爆炸发生空间尺度的关系进行了研究。在控制初始油气浓度以及点火位置和点火能量不变的情况下，开展了不同长径比、不同体积和不同长度的密闭方形管道条件下油气的爆炸超压特性实验。实验结果表明，在爆炸过程中，超压上升的速率经历急剧增长期、持续震荡期和衰减终止期这三个阶段，其反映了反应速率与热损失之间的动态变化关系。体积不变（21.2L），随着长径比的增加（从7.1增加至35.7），最大超压下降47.5%（...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0274
PDF(43)
摘要:
本文通过实验方法，研究了铝蜂窝夹芯板在入水冲击载荷作用下的压力载荷特性和结构变形机理。首先，搭建了蜂窝夹芯板入水冲击实验平台，开展了蜂窝夹芯板落体冲击实验，并验证了实验的可重复性。在此基础上，研究了蜂窝夹芯板入水冲击过程中的载荷特性，以及蜂窝夹芯板的变形模式、最终挠度等特性。研究结果表明，由于气垫效应的影响，蜂窝夹芯板表面的入水冲击压力分布不均匀，当落体高度大于0.5m时，中间测点的压力峰值大于1/4测点的压力峰值。此外，由于蜂窝夹芯板在入水过程中会产生弹塑性变形，进而影响入水冲击压力，即与刚性...
本文通过实验方法，研究了铝蜂窝夹芯板在入水冲击载荷作用下的压力载荷特性和结构变形机理。首先，搭建了蜂窝夹芯板入水冲击实验平台，开展了蜂窝夹芯板落体冲击实验，并验证了实验的可重复性。在此基础上，研究了蜂窝夹芯板入水冲击过程中的载荷特性，以及蜂窝夹芯板的变形模式、最终挠度等特性。研究结果表明，由于气垫效应的影响，蜂窝夹芯板表面的入水冲击压力分布不均匀，当落体高度大于0.5m时，中间测点的压力峰值大于1/4测点的压力峰值。此外，由于蜂窝夹芯板在入水过程中会产生弹塑性变形，进而影响入水冲击压力，即与刚性...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0252
PDF(54)
摘要:
为探究Zr基活性壳体的爆炸释能及对油盒的毁伤效果，采用合金熔炼浇铸方式制备了Zr基活性材料壳体，通过爆炸驱动试验，并结合高速摄影记录结果，对比等质量45号钢壳体，对爆炸火球参数、冲击波波速进行了观测，研究了不同材料壳体产生的破片对油盒的冲击效应。结果表明：与等质量钢壳体相比，爆炸驱动下Zr基活性材料壳体火光持续时间更长、冲击波波速更快，Zr基活性材料壳体在爆炸驱动下对空气冲击波具有强化作用；活性材料击穿油盒后引燃盒内燃油，具备引燃燃油能力，而等质量钢壳体未引燃盒内燃油。
为探究Zr基活性壳体的爆炸释能及对油盒的毁伤效果，采用合金熔炼浇铸方式制备了Zr基活性材料壳体，通过爆炸驱动试验，并结合高速摄影记录结果，对比等质量45号钢壳体，对爆炸火球参数、冲击波波速进行了观测，研究了不同材料壳体产生的破片对油盒的冲击效应。结果表明：与等质量钢壳体相比，爆炸驱动下Zr基活性材料壳体火光持续时间更长、冲击波波速更快，Zr基活性材料壳体在爆炸驱动下对空气冲击波具有强化作用；活性材料击穿油盒后引燃盒内燃油，具备引燃燃油能力，而等质量钢壳体未引燃盒内燃油。
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0280
PDF(69)
摘要:
为研究爆炸作用下碳纤维增强聚合物（CFRP）布加固砌体填充墙的抗爆性能及其设计方法，首先采用商用有限元软件LS-DYNA建立砌体填充墙的简化分离有限元模型及其CFRP布加固抗爆分析模型，通过与已有9组未加固和CFRP布加固砌体填充墙的野外爆炸试验结果对比，验证了所采用的墙体简化分离建模方法、砌体和CFRP布本构模型及其参数的适用性。进一步参考GB 50608-2020标准推荐的砌体墙CFRP抗震加固方式，通过对比分析爆炸作用下CFRP布加固原型砌体填充墙的动力行为，建议优先采用对角双向加固方式，...
为研究爆炸作用下碳纤维增强聚合物（CFRP）布加固砌体填充墙的抗爆性能及其设计方法，首先采用商用有限元软件LS-DYNA建立砌体填充墙的简化分离有限元模型及其CFRP布加固抗爆分析模型，通过与已有9组未加固和CFRP布加固砌体填充墙的野外爆炸试验结果对比，验证了所采用的墙体简化分离建模方法、砌体和CFRP布本构模型及其参数的适用性。进一步参考GB 50608-2020标准推荐的砌体墙CFRP抗震加固方式，通过对比分析爆炸作用下CFRP布加固原型砌体填充墙的动力行为，建议优先采用对角双向加固方式，...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0335
PDF(39)
摘要:
裂隙对岩体动态力学特性的影响机制一直是岩石力学领域的一个重点与难点问题，而裂隙岩体动态损伤模型的建立则是解决这一问题的关键，因而备受关注。目前大多数的裂隙岩体动态损伤模型均是针对平直裂隙，而无法考虑裂隙粗糙度的影响，为此针对这一不足，首先基于前人提出的能够同时考虑裂隙几何参数、强度参数及变形参数的岩体宏观损伤变量计算模型，通过引入Barton建立的粗糙裂隙JRC-JCS抗剪强度模型，提出了能够同时考虑裂隙粗糙度的岩体宏观损伤变量计算模型。其次，将该计算模型引入到前人提出的考虑宏细观缺陷耦合的非贯...
裂隙对岩体动态力学特性的影响机制一直是岩石力学领域的一个重点与难点问题，而裂隙岩体动态损伤模型的建立则是解决这一问题的关键，因而备受关注。目前大多数的裂隙岩体动态损伤模型均是针对平直裂隙，而无法考虑裂隙粗糙度的影响，为此针对这一不足，首先基于前人提出的能够同时考虑裂隙几何参数、强度参数及变形参数的岩体宏观损伤变量计算模型，通过引入Barton建立的粗糙裂隙JRC-JCS抗剪强度模型，提出了能够同时考虑裂隙粗糙度的岩体宏观损伤变量计算模型。其次，将该计算模型引入到前人提出的考虑宏细观缺陷耦合的非贯...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0336
PDF(66)
摘要:
岩石动态本构模型对理解动载下岩石的力学行为和解决岩石动力学问题具有重要作用。基于连续介质损伤力学，建立了一个弹塑性损伤耦合的岩石动态本构模型。该模型以统一强度理论作为屈服准则，并引入动态拉压比充分反映应变率效应；采用有效塑性应变和体积塑性应变表示压损伤变量和用有效塑性应变表示拉损伤变量从而反映拉压条件下岩石不同的损伤演化规律；采用分段函数来刻画岩石拉压条件下的不同塑性硬化行为；基于Fortran语言和LS-DYNA用户材料自定义接口（Umat）对所建立的本构模型进行数值实现；通过岩石单轴和三轴压...
岩石动态本构模型对理解动载下岩石的力学行为和解决岩石动力学问题具有重要作用。基于连续介质损伤力学，建立了一个弹塑性损伤耦合的岩石动态本构模型。该模型以统一强度理论作为屈服准则，并引入动态拉压比充分反映应变率效应；采用有效塑性应变和体积塑性应变表示压损伤变量和用有效塑性应变表示拉损伤变量从而反映拉压条件下岩石不同的损伤演化规律；采用分段函数来刻画岩石拉压条件下的不同塑性硬化行为；基于Fortran语言和LS-DYNA用户材料自定义接口（Umat）对所建立的本构模型进行数值实现；通过岩石单轴和三轴压...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0309
PDF(58)
摘要:
摘 要：为揭示动荷载下硅砂的破碎特性及吸能效应，基于改进的分离式霍普金森杆（SHPB）研究了四种粒组砂样的动力响应特征。结果表明，粒径和应变率会影响砂的动态应力-应变行为。砂的变形可分为弹性、屈服和塑性三个阶段，试样的压实过程主要由屈服阶段的塑性压密和塑性阶段的破碎压密组成；颗粒相对破碎指数与应变率及有效粒径均近似呈正比关系，而与分形维数呈反比；颗粒粒度对吸能效率的影响随颗粒特性的不同而变化（矿物组成、粒径及分化程度等）；相同应力水平下，颗粒粒径越大，能量吸收效率越高；相同加载应变率条件下，颗粒...
摘 要：为揭示动荷载下硅砂的破碎特性及吸能效应，基于改进的分离式霍普金森杆（SHPB）研究了四种粒组砂样的动力响应特征。结果表明，粒径和应变率会影响砂的动态应力-应变行为。砂的变形可分为弹性、屈服和塑性三个阶段，试样的压实过程主要由屈服阶段的塑性压密和塑性阶段的破碎压密组成；颗粒相对破碎指数与应变率及有效粒径均近似呈正比关系，而与分形维数呈反比；颗粒粒度对吸能效率的影响随颗粒特性的不同而变化（矿物组成、粒径及分化程度等）；相同应力水平下，颗粒粒径越大，能量吸收效率越高；相同加载应变率条件下，颗粒...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0128
PDF(113)
摘要:
在简易自制爆炸装置的近场爆炸中，防护结构常受到爆炸冲击波和破片的复合作用，为了提高结构的防护性能，设计并制备了含“泡沫铝/纤维”夹芯复合结构材料，通过开展“爆炸+侵彻”实验，研究复合结构在爆炸冲击波和高速破片复合作用下的失效模式，重点讨论爆炸冲击波和破片两种载荷时序性对毁伤特性的影响，并分析不同材料的吸能机理。研究结果表明：爆距的变化直接影响爆炸冲击波和破片作用的时序性，在本文讨论的工况中，当爆距大于600mm时，破片先于冲击波作用。在冲击波和破片的复合作用下，铝面板除了破片的贯穿破坏外，还伴有...
在简易自制爆炸装置的近场爆炸中，防护结构常受到爆炸冲击波和破片的复合作用，为了提高结构的防护性能，设计并制备了含“泡沫铝/纤维”夹芯复合结构材料，通过开展“爆炸+侵彻”实验，研究复合结构在爆炸冲击波和高速破片复合作用下的失效模式，重点讨论爆炸冲击波和破片两种载荷时序性对毁伤特性的影响，并分析不同材料的吸能机理。研究结果表明：爆距的变化直接影响爆炸冲击波和破片作用的时序性，在本文讨论的工况中，当爆距大于600mm时，破片先于冲击波作用。在冲击波和破片的复合作用下，铝面板除了破片的贯穿破坏外，还伴有...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0119
PDF(60)
摘要:
H型钢柱在工业厂房、停车场等应用时容易遭受吊装荷载和车辆撞击作用。基于上述背景，本文在前期试验研究基础上，通过有限元开展H型钢柱撞击下及撞击后力学性能全过程分析。首先通过机理分析，获得不同轴压比影响下试件的变形特征、应力与耗能发展。结果表明，侧向撞击下H型钢柱以整体变形为主，上翼缘与腹板分别发生局部凹陷与平面外屈曲；撞击力时程曲线呈现明显的平台段，预加轴力明显削弱试件的抗撞能力。其次，建立108个参数分析模型，重点研究荷载参数（撞击质量m、撞击速度v与轴压比n）、材料参数（屈服强度fy）与几何参...
H型钢柱在工业厂房、停车场等应用时容易遭受吊装荷载和车辆撞击作用。基于上述背景，本文在前期试验研究基础上，通过有限元开展H型钢柱撞击下及撞击后力学性能全过程分析。首先通过机理分析，获得不同轴压比影响下试件的变形特征、应力与耗能发展。结果表明，侧向撞击下H型钢柱以整体变形为主，上翼缘与腹板分别发生局部凹陷与平面外屈曲；撞击力时程曲线呈现明显的平台段，预加轴力明显削弱试件的抗撞能力。其次，建立108个参数分析模型，重点研究荷载参数（撞击质量m、撞击速度v与轴压比n）、材料参数（屈服强度fy）与几何参...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0102
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摘要:
为降低瓦斯爆炸对煤矿作业人员和煤炭安全开采的巨大威胁，对巷道中不同体积的瓦斯-空气混合气体爆炸超压和冲击气流速度随传播距离衰减的规律进行了深入研究。首先，根据量纲分析法和能量相似律，综合考虑巷道中瓦斯爆炸超压、冲击气流速度随传播距离衰减的影响因素，建立了超压和冲击气流速度随传播距离衰减的无量纲式。其次，对大尺寸巷道中的实验数据进行回归分析，得到了超压、冲击气流速度的衰减模型及二者之间的关系式。最后，对所建立的衰减模型和关系式进行验证。结果表明：混合气体能量、气体积聚量、测点距离、水力直径和巷道截...
为降低瓦斯爆炸对煤矿作业人员和煤炭安全开采的巨大威胁，对巷道中不同体积的瓦斯-空气混合气体爆炸超压和冲击气流速度随传播距离衰减的规律进行了深入研究。首先，根据量纲分析法和能量相似律，综合考虑巷道中瓦斯爆炸超压、冲击气流速度随传播距离衰减的影响因素，建立了超压和冲击气流速度随传播距离衰减的无量纲式。其次，对大尺寸巷道中的实验数据进行回归分析，得到了超压、冲击气流速度的衰减模型及二者之间的关系式。最后，对所建立的衰减模型和关系式进行验证。结果表明：混合气体能量、气体积聚量、测点距离、水力直径和巷道截...
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摘要:
为了提高核乏燃料储运容器等球墨铸铁结构在低温、冲击环境下的服役安全性，本文通过改进的霍普金森压杆技术对球墨铸铁材料在常温与低温（20℃、-40℃、-60℃和-80℃）下的I型动态断裂韧性进行了测试，并着重研究了材料的韧脆转变行为。试样的起裂时间由应变法确定，采用实验-数值方法确定了裂尖动态应力强度因子和材料的I型动态断裂韧性。结果表明，在相同冲击速度加载下，球墨铸铁的I型动态断裂韧性随温度的降低而明显降低，起裂时间也随温度降低而减少。通过对断口的微观分析，发现在不同温度下材料存在失效机理的转变。...
为了提高核乏燃料储运容器等球墨铸铁结构在低温、冲击环境下的服役安全性，本文通过改进的霍普金森压杆技术对球墨铸铁材料在常温与低温（20℃、-40℃、-60℃和-80℃）下的I型动态断裂韧性进行了测试，并着重研究了材料的韧脆转变行为。试样的起裂时间由应变法确定，采用实验-数值方法确定了裂尖动态应力强度因子和材料的I型动态断裂韧性。结果表明，在相同冲击速度加载下，球墨铸铁的I型动态断裂韧性随温度的降低而明显降低，起裂时间也随温度降低而减少。通过对断口的微观分析，发现在不同温度下材料存在失效机理的转变。...
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2025, 45(3): 1-1.
摘要:
2025, 45(3): 1-2.
摘要:
2025, 45(3): 031001.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0307
摘要:
生物软材料大多是高含水率的超软材料，其力学性能在宽应变率范围内随着应变率的提高而非线性增强。然而由于实验条件的限制，在中应变率下对超软材料进行大变形测试显得比较困难。设计并建造了长15 m的双子弹电磁驱动长分离式霍普金森压杆（long split Hopkinson pressure bar, LSHPB）系统，可用于超软材料的大变形中应变率测试。使用该LSHPB系统和高速SHPB系统分别对硅橡胶进行了测试，比较两者的实验结果，验证了系统的可靠性。应用LSHPB系统测量了聚乙烯醇（polyvin...
生物软材料大多是高含水率的超软材料，其力学性能在宽应变率范围内随着应变率的提高而非线性增强。然而由于实验条件的限制，在中应变率下对超软材料进行大变形测试显得比较困难。设计并建造了长15 m的双子弹电磁驱动长分离式霍普金森压杆（long split Hopkinson pressure bar, LSHPB）系统，可用于超软材料的大变形中应变率测试。使用该LSHPB系统和高速SHPB系统分别对硅橡胶进行了测试，比较两者的实验结果，验证了系统的可靠性。应用LSHPB系统测量了聚乙烯醇（polyvin...
2025, 45(3): 032101.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0224
摘要:
为合理描述机械约束下炸药装药点火后的反应演化行为，深入分析壳体变形运动特征，将壳体响应变化过程分为弹塑性准静态阶段、完全屈服运动阶段和壳体破裂后惯性运动约束阶段。考虑装药燃烧裂纹网络反应演化与壳体变形运动的耦合作用，建立了反映壳体运动惯性约束效应的装药反应演化模型，通过与典型实验结果进行对比，验证了模型及参数的适应性。壳体运动速度和内部压力的变化本质表征了装药能量释放与产物气体对外做功的关系，考虑壳体运动惯性约束效应可以更全面地表征装药反应演化过程，利用该模型，可以根据壳体壁面运动速度历史计算得...
为合理描述机械约束下炸药装药点火后的反应演化行为，深入分析壳体变形运动特征，将壳体响应变化过程分为弹塑性准静态阶段、完全屈服运动阶段和壳体破裂后惯性运动约束阶段。考虑装药燃烧裂纹网络反应演化与壳体变形运动的耦合作用，建立了反映壳体运动惯性约束效应的装药反应演化模型，通过与典型实验结果进行对比，验证了模型及参数的适应性。壳体运动速度和内部压力的变化本质表征了装药能量释放与产物气体对外做功的关系，考虑壳体运动惯性约束效应可以更全面地表征装药反应演化过程，利用该模型，可以根据壳体壁面运动速度历史计算得...
2025, 45(3): 033101.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0152
摘要:
为深入研究深部地层中砂岩在冲击荷载作用下的动态力学特性，建立了一种改进的霍普金森压杆实验系统，对灰砂岩长杆试件开展了不同加载速率的动态压缩实验，并结合高速数字图像相关技术（DIC）监测试件表面位移场和应变场的演化过程，探讨了灰砂岩在近场冲击加载下的拉伸破坏的规律。从 DIC 分析得到的位移场中提取出不同质点位移时程曲线，进行了拉格朗日反分析算法计算，获得了灰砂岩材料的全场应力-应变规律。结果表明：灰砂岩长杆试件以拉伸破坏为主，且出现了近加载端破碎、远离加载端层裂的现象；灰砂岩长杆试件的动态抗压强...
为深入研究深部地层中砂岩在冲击荷载作用下的动态力学特性，建立了一种改进的霍普金森压杆实验系统，对灰砂岩长杆试件开展了不同加载速率的动态压缩实验，并结合高速数字图像相关技术（DIC）监测试件表面位移场和应变场的演化过程，探讨了灰砂岩在近场冲击加载下的拉伸破坏的规律。从 DIC 分析得到的位移场中提取出不同质点位移时程曲线，进行了拉格朗日反分析算法计算，获得了灰砂岩材料的全场应力-应变规律。结果表明：灰砂岩长杆试件以拉伸破坏为主，且出现了近加载端破碎、远离加载端层裂的现象；灰砂岩长杆试件的动态抗压强...
2025, 45(3): 033102.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0138
摘要:
采用激光选区熔化技术制备AlSi10Mg合金并对其进行去应力退火处理，利用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射技术研究了合金的微观组织。为了解宽应变率和宽温度耦合作用对AlSi10Mg合金力学行为的影响，通过配有环境温箱的万能试验机和分离式霍普金森压杆分析了AlSi10Mg合金在极端条件下的力学行为。结果表明：AlSi10Mg合金具有精细的胞状-枝晶微观结构，主要包含α-Al相和Si相，经退火处理后，微观组织由断续的、呈链状分布的共晶Si颗粒构成。AlSi10Mg合金在室温、应变率为0.0...
采用激光选区熔化技术制备AlSi10Mg合金并对其进行去应力退火处理，利用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射技术研究了合金的微观组织。为了解宽应变率和宽温度耦合作用对AlSi10Mg合金力学行为的影响，通过配有环境温箱的万能试验机和分离式霍普金森压杆分析了AlSi10Mg合金在极端条件下的力学行为。结果表明：AlSi10Mg合金具有精细的胞状-枝晶微观结构，主要包含α-Al相和Si相，经退火处理后，微观组织由断续的、呈链状分布的共晶Si颗粒构成。AlSi10Mg合金在室温、应变率为0.0...
2025, 45(3): 033103.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0069
摘要:
针对包含高密度、高热值元素的高熵合金材料在聚能战斗部药型罩上的应用问题，选取Ta-Hf-Nb-Zr体系高熵合金为研究对象，采用INSTRON材料试验机、分离式霍普金森压杆试验平台，探寻该高熵合金在应变率为10−3～103 s−1、温度为25～900 ℃以及应力三轴度为0.33～0.89条件下的力学响应规律，基于静动态力学性能试验结果，获取该合金的Johnson-Cook（J-C）本构方程参数及损伤失效模型参数，并建立爆炸加载下高熵合金爆炸成型弹丸（explosively formed proje...
针对包含高密度、高热值元素的高熵合金材料在聚能战斗部药型罩上的应用问题，选取Ta-Hf-Nb-Zr体系高熵合金为研究对象，采用INSTRON材料试验机、分离式霍普金森压杆试验平台，探寻该高熵合金在应变率为10−3～103 s−1、温度为25～900 ℃以及应力三轴度为0.33～0.89条件下的力学响应规律，基于静动态力学性能试验结果，获取该合金的Johnson-Cook（J-C）本构方程参数及损伤失效模型参数，并建立爆炸加载下高熵合金爆炸成型弹丸（explosively formed proje...
2025, 45(3): 033104.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0083
摘要:
为了研究聚脲/钢筋混凝土厚板复合结构的抗爆性能，对聚脲/钢筋混凝土厚板复合结构开展不同装药量下的接触爆炸实验，并对其整体及局部的破坏特征进行分析。利用LS-DYNA有限元仿真软件探究了聚脲/钢筋混凝土厚板复合结构的损伤过程及机理，并进一步分析了聚脲/钢筋混凝土厚板复合结构的破坏模式及特征。实验及有限元结果表明：接触爆炸载荷作用下的聚脲/钢筋混凝土厚板复合结构呈现6种破坏模式，即正面成坑；层裂破坏；层裂鼓包；震塌破坏，聚脲涂层鼓包大变形；爆炸贯穿，聚脲涂层严重鼓包变形；贯穿和撕裂破坏。在钢筋混凝土...
为了研究聚脲/钢筋混凝土厚板复合结构的抗爆性能，对聚脲/钢筋混凝土厚板复合结构开展不同装药量下的接触爆炸实验，并对其整体及局部的破坏特征进行分析。利用LS-DYNA有限元仿真软件探究了聚脲/钢筋混凝土厚板复合结构的损伤过程及机理，并进一步分析了聚脲/钢筋混凝土厚板复合结构的破坏模式及特征。实验及有限元结果表明：接触爆炸载荷作用下的聚脲/钢筋混凝土厚板复合结构呈现6种破坏模式，即正面成坑；层裂破坏；层裂鼓包；震塌破坏，聚脲涂层鼓包大变形；爆炸贯穿，聚脲涂层严重鼓包变形；贯穿和撕裂破坏。在钢筋混凝土...
2025, 45(3): 033201.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0343
摘要:
人工智能方法是预测爆炸荷载的新手段，但现有方法主要用于预测爆炸冲击波的超压峰值或冲量，而用于预测反射超压时程的研究不多。针对这一问题，以平面冲击波绕射桥梁主梁为对象，提出了一种基于主成分分析（principal components analysis, PCA）和误差反向传播神经网络（backpropagation neural network, BPNN）的桥梁爆炸冲击波反射超压时程预测模型。该预测模型利用PCA降维处理时程数据，基于多任务学习的BPNN算法，提出了考虑超压峰值和冲量峰值影响的...
人工智能方法是预测爆炸荷载的新手段，但现有方法主要用于预测爆炸冲击波的超压峰值或冲量，而用于预测反射超压时程的研究不多。针对这一问题，以平面冲击波绕射桥梁主梁为对象，提出了一种基于主成分分析（principal components analysis, PCA）和误差反向传播神经网络（backpropagation neural network, BPNN）的桥梁爆炸冲击波反射超压时程预测模型。该预测模型利用PCA降维处理时程数据，基于多任务学习的BPNN算法，提出了考虑超压峰值和冲量峰值影响的...
2025, 45(3): 033301.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0217
摘要:
为研究弹体在侵彻钢筋混凝土受到阻力的问题，分析了现有钢筋有限长度固支梁理论模型的局限，根据钢筋屈服准则研究和耗能分析，提出了弹体直接命中钢筋剪切-塑性铰链模型，以及弹体与钢筋侧面接触时的塑性弦模型，通过耗能分析得到了弹体直接阻力函数；以空腔膨胀理论模型为基础，根据弹体侵彻深度经验公式计算结果，得到了钢筋间接影响下混凝土的阻力方程。通过与已有试验数据对比，验证了理论模型的合理性。通过分析钢筋屈服强度、直径、网眼尺寸等配筋方式，以及弹体命中部位对遮弹层抗侵彻性能的影响，给出了遮弹层配筋设计建议：相邻...
为研究弹体在侵彻钢筋混凝土受到阻力的问题，分析了现有钢筋有限长度固支梁理论模型的局限，根据钢筋屈服准则研究和耗能分析，提出了弹体直接命中钢筋剪切-塑性铰链模型，以及弹体与钢筋侧面接触时的塑性弦模型，通过耗能分析得到了弹体直接阻力函数；以空腔膨胀理论模型为基础，根据弹体侵彻深度经验公式计算结果，得到了钢筋间接影响下混凝土的阻力方程。通过与已有试验数据对比，验证了理论模型的合理性。通过分析钢筋屈服强度、直径、网眼尺寸等配筋方式，以及弹体命中部位对遮弹层抗侵彻性能的影响，给出了遮弹层配筋设计建议：相邻...
2025, 45(3): 033302.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0158
摘要:
基于钨纤维和金属玻璃基体的实际分布特性，建立复合材料弹体的细观有限元几何模型，采用修正的热力耦合本构模型来描述金属玻璃基体的高强度和高剪切敏感性，结合相关的斜侵彻/穿甲试验，开展复合材料长杆弹斜侵彻/穿甲钢靶的三维有限元模拟，与钨合金弹进行对比分析，讨论弹靶变形和破坏特征，分析了撞击倾角、撞击速度等因素对复合材料弹体侵彻/穿甲“自锐”行为以及弹道特征的影响。结果表明，在斜侵彻/穿甲条件下，由于弹体头部受力的非对称特征，弹头逐渐锐化为非对称的尖头构型，同时弹道偏转，复合材料弹体的“自锐”性能以及侵...
基于钨纤维和金属玻璃基体的实际分布特性，建立复合材料弹体的细观有限元几何模型，采用修正的热力耦合本构模型来描述金属玻璃基体的高强度和高剪切敏感性，结合相关的斜侵彻/穿甲试验，开展复合材料长杆弹斜侵彻/穿甲钢靶的三维有限元模拟，与钨合金弹进行对比分析，讨论弹靶变形和破坏特征，分析了撞击倾角、撞击速度等因素对复合材料弹体侵彻/穿甲“自锐”行为以及弹道特征的影响。结果表明，在斜侵彻/穿甲条件下，由于弹体头部受力的非对称特征，弹头逐渐锐化为非对称的尖头构型，同时弹道偏转，复合材料弹体的“自锐”性能以及侵...
2025, 45(3): 033303.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0096
摘要:
为了研究椭圆类截面弹体侵彻多层间隔钢靶的弹道特性，开展了典型弹体侵彻多层间隔Q355B钢靶试验，基于LS-DYNA软件开展有限元仿真研究，得到了弹体在侵彻过程中的姿态偏转和弹道参数，分析了弹体的偏转机制，获得了截面形状、截面压缩系数、初速、滚转角和着角等弹靶参数对椭圆类截面弹体侵彻弹道特性和姿态偏转特性的影响规律。研究结果表明：滚转角为0°时，圆截面弹体侵彻弹道的稳定性优于椭圆类截面弹体；弹体截面压缩系数越大，弹体侵彻弹道稳定性越好；弹体初速越大，弹体姿态偏转越小，侵彻弹道越平稳；滚转角为90°...
为了研究椭圆类截面弹体侵彻多层间隔钢靶的弹道特性，开展了典型弹体侵彻多层间隔Q355B钢靶试验，基于LS-DYNA软件开展有限元仿真研究，得到了弹体在侵彻过程中的姿态偏转和弹道参数，分析了弹体的偏转机制，获得了截面形状、截面压缩系数、初速、滚转角和着角等弹靶参数对椭圆类截面弹体侵彻弹道特性和姿态偏转特性的影响规律。研究结果表明：滚转角为0°时，圆截面弹体侵彻弹道的稳定性优于椭圆类截面弹体；弹体截面压缩系数越大，弹体侵彻弹道稳定性越好；弹体初速越大，弹体姿态偏转越小，侵彻弹道越平稳；滚转角为90°...
2025, 45(3): 033401.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0395
摘要:
螺旋桨是舰船推进系统的核心部件，其运动稳定性和效率直接影响舰船的性能。当前推进轴系抗冲击研究大多将螺旋桨等效成均质圆盘，忽略其结构特征，不能准确得到水下爆炸瞬态冲击下螺旋桨的瞬态毁伤特征。本文中针对螺旋桨的结构特征，基于湿模态分析法得到实体建模优于壳体建模，开展了远场冲击波作用下螺旋桨物面空化冲击动响应及毁伤特征分析，并结合螺旋桨高速旋转状态下产生的水动力空化现象，进一步分析螺旋桨瞬态毁伤特征规律。结果表明：在0°与90°攻角下，冲击波入射波作用于螺旋桨表面的物面载荷更高，但存在一个上限值，其与...
螺旋桨是舰船推进系统的核心部件，其运动稳定性和效率直接影响舰船的性能。当前推进轴系抗冲击研究大多将螺旋桨等效成均质圆盘，忽略其结构特征，不能准确得到水下爆炸瞬态冲击下螺旋桨的瞬态毁伤特征。本文中针对螺旋桨的结构特征，基于湿模态分析法得到实体建模优于壳体建模，开展了远场冲击波作用下螺旋桨物面空化冲击动响应及毁伤特征分析，并结合螺旋桨高速旋转状态下产生的水动力空化现象，进一步分析螺旋桨瞬态毁伤特征规律。结果表明：在0°与90°攻角下，冲击波入射波作用于螺旋桨表面的物面载荷更高，但存在一个上限值，其与...
2025, 45(3): 034201.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0073
摘要:
为了提高基于罚函数法的显式有限元对大变形接触-碰撞问题仿真的精确性和健壮性，基于前增量位移中心差分方法，发展了一种新的大变形接触非侵入算法。将动力方程求解步分解为不考虑接触的预估步和考虑接触的修正步，在当前时刻，采用罚函数法施加接触惩罚力，使其满足非侵入条件，从而提高显式接触计算的精确性；在仅能获得下一时刻位移的情况下，为了精确计算下一时刻的大变形内力，基于任意参考构型大变形理论，将动力学方程内力项映射到已知的参考构型求解，避免使用相关物理量的中间构型近似值，从而降低由大变形计算引入的数值误差。...
为了提高基于罚函数法的显式有限元对大变形接触-碰撞问题仿真的精确性和健壮性，基于前增量位移中心差分方法，发展了一种新的大变形接触非侵入算法。将动力方程求解步分解为不考虑接触的预估步和考虑接触的修正步，在当前时刻，采用罚函数法施加接触惩罚力，使其满足非侵入条件，从而提高显式接触计算的精确性；在仅能获得下一时刻位移的情况下，为了精确计算下一时刻的大变形内力，基于任意参考构型大变形理论，将动力学方程内力项映射到已知的参考构型求解，避免使用相关物理量的中间构型近似值，从而降低由大变形计算引入的数值误差。...
2025, 45(3): 035101.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0150
摘要:
采用数值模拟方法开展了8 000 kJ能级被动柔性防护网的抗落石冲击分析与设计工作。首先，基于显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA对典型被动柔性防护网单环和三环环链拉伸试验、网片顶破试验以及2 000 kJ能级落石冲击足尺防护网试验进行数值模拟复现，通过与网环最大破断力、破断位移和破坏特征、落石冲击全过程以及防护网钢丝绳内力时程等试验数据进行对比，验证了所采用数值模拟方法的可靠性。然后，分析了钢柱倾角、跨距、高度以及消能装置规格等参数对落石冲击下防护网动力行为的影响，结果表明：消能装置...
采用数值模拟方法开展了8 000 kJ能级被动柔性防护网的抗落石冲击分析与设计工作。首先，基于显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA对典型被动柔性防护网单环和三环环链拉伸试验、网片顶破试验以及2 000 kJ能级落石冲击足尺防护网试验进行数值模拟复现，通过与网环最大破断力、破断位移和破坏特征、落石冲击全过程以及防护网钢丝绳内力时程等试验数据进行对比，验证了所采用数值模拟方法的可靠性。然后，分析了钢柱倾角、跨距、高度以及消能装置规格等参数对落石冲击下防护网动力行为的影响，结果表明：消能装置...
