2008年 28卷 第3期
2008, 28(3): 193-199.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0193-07
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本文被引
摘要:
利用Hopkinson压杆作为实验设备，通过试件后面吸收杆上应变波形研究了混凝土材料的层裂特性。不同强度混凝土在不同加载率下的实验结果表明，混凝土层裂强度与其压缩强度以及加载速率有关，给出了层裂强度和压缩强度以及加载率之间关系的经验公式，并指出不同加载速度下混凝土裂纹扩展方式不同是层裂强度率效应的主要原因。加载压缩波损伤的影响、重复加载实验以及多次层裂的顺序都表明，损伤对混凝土的层裂过程有重要影响。
利用Hopkinson压杆作为实验设备，通过试件后面吸收杆上应变波形研究了混凝土材料的层裂特性。不同强度混凝土在不同加载率下的实验结果表明，混凝土层裂强度与其压缩强度以及加载速率有关，给出了层裂强度和压缩强度以及加载率之间关系的经验公式，并指出不同加载速度下混凝土裂纹扩展方式不同是层裂强度率效应的主要原因。加载压缩波损伤的影响、重复加载实验以及多次层裂的顺序都表明，损伤对混凝土的层裂过程有重要影响。
2008, 28(3): 200-206.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0200-07
摘要:
利用MTS和SHPB装置开展了Kevlar / 环氧树脂层合材料动静态力学性能实验研究，详细讨论了应变率和纤维铺设方式的不同所引起的材料力学行为的差异。根据实验结果提出了一种经验型本构模型，该模型不仅考虑了材料的应变率硬化、损伤软化效应，还通过增强系数的引入描述了纤维铺设方式对材料力学性能的影响。
利用MTS和SHPB装置开展了Kevlar / 环氧树脂层合材料动静态力学性能实验研究，详细讨论了应变率和纤维铺设方式的不同所引起的材料力学行为的差异。根据实验结果提出了一种经验型本构模型，该模型不仅考虑了材料的应变率硬化、损伤软化效应，还通过增强系数的引入描述了纤维铺设方式对材料力学性能的影响。
2008, 28(3): 207-302.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0207-06
摘要:
根据钢筋混凝土目标的特点，提出了一种高速杆流与低速杆流相结合的新型串联聚能装药结构。利用有限元软件分别对前级装药、后级装药的成型过程进行了数值仿真。在此基础上开展了系列串联聚能装药毁伤钢筋混凝土目标的静破甲实验。结果表明：该串联装药可有效提高对钢筋混凝土目标的毁伤能力，能起到对钢筋混凝土的扩孔作用。实验和数值仿真计算结果都表明该串联装药在对付钢筋混凝土、机场跑道、多层间隔靶等反硬目标串联型战斗部中有较好的应用前景。
根据钢筋混凝土目标的特点，提出了一种高速杆流与低速杆流相结合的新型串联聚能装药结构。利用有限元软件分别对前级装药、后级装药的成型过程进行了数值仿真。在此基础上开展了系列串联聚能装药毁伤钢筋混凝土目标的静破甲实验。结果表明：该串联装药可有效提高对钢筋混凝土目标的毁伤能力，能起到对钢筋混凝土的扩孔作用。实验和数值仿真计算结果都表明该串联装药在对付钢筋混凝土、机场跑道、多层间隔靶等反硬目标串联型战斗部中有较好的应用前景。
2008, 28(3): 213-219.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0213-07
摘要:
为探讨大型耐压柱壳结构对接环焊缝焊接残余应力消除方法，根据耐压柱壳结构环焊缝焊接工艺，设计并制作了大型耐压柱壳结构对接环焊缝模拟焊接模型，并采用沿焊缝条状布药，分别进行了单、双面布药爆炸处理消除大型耐压柱壳结构对接环焊缝焊接残余应力模型实验。结果表明：大型耐压柱壳结构对接环焊缝存在较大的焊接残余应力；单、双面爆炸处理均能有效调整、消除焊接残余应力，残余应力分布明显均匀化；焊后残余应力越大，爆炸处理效果越明显，当焊接残余应力大于0.5s时，单面爆炸处理后残余应力m下降幅度在40%以上，双面爆炸处理后残余应力m下降幅度在60%以上；采用沿焊缝条状布药，爆炸处理能有效消除沿焊缝的纵向残余应力；双面爆炸处理效果优于单面爆炸处理效果。
为探讨大型耐压柱壳结构对接环焊缝焊接残余应力消除方法，根据耐压柱壳结构环焊缝焊接工艺，设计并制作了大型耐压柱壳结构对接环焊缝模拟焊接模型，并采用沿焊缝条状布药，分别进行了单、双面布药爆炸处理消除大型耐压柱壳结构对接环焊缝焊接残余应力模型实验。结果表明：大型耐压柱壳结构对接环焊缝存在较大的焊接残余应力；单、双面爆炸处理均能有效调整、消除焊接残余应力，残余应力分布明显均匀化；焊后残余应力越大，爆炸处理效果越明显，当焊接残余应力大于0.5s时，单面爆炸处理后残余应力m下降幅度在40%以上，双面爆炸处理后残余应力m下降幅度在60%以上；采用沿焊缝条状布药，爆炸处理能有效消除沿焊缝的纵向残余应力；双面爆炸处理效果优于单面爆炸处理效果。
2008, 28(3): 220-224.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0220-05
摘要:
对纳米-Al2O3陶瓷粉末在预热温度为0.5Tm的条件下，以不同的爆炸压实压力实施了烧结实验。通过X射线衍射分析了烧结体的晶型，并用高分辨率扫描电子显微镜进行了微观组织观察。实验结果表明，纳米-Al2O3陶瓷粉末在爆炸压力为13.1 GPa时可得到晶粒间结合致密且晶粒度在100 nm左右的-Al2O3烧结体；而在爆炸冲击压力为9.35 GPa以下时，烧结体的晶型没有发生转变，仍然是-Al2O3晶型。
对纳米-Al2O3陶瓷粉末在预热温度为0.5Tm的条件下，以不同的爆炸压实压力实施了烧结实验。通过X射线衍射分析了烧结体的晶型，并用高分辨率扫描电子显微镜进行了微观组织观察。实验结果表明，纳米-Al2O3陶瓷粉末在爆炸压力为13.1 GPa时可得到晶粒间结合致密且晶粒度在100 nm左右的-Al2O3烧结体；而在爆炸冲击压力为9.35 GPa以下时，烧结体的晶型没有发生转变，仍然是-Al2O3晶型。
2008, 28(3): 225-228.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0225-04
摘要:
探讨了应用实码加速遗传算法，直接检验和修正模糊优先关系矩阵的爆破方案模糊层次分析改进优选方法。实例应用表明,该法可合理确定指标权重，能提高评价结果的精度和优度值的离散度。
探讨了应用实码加速遗传算法，直接检验和修正模糊优先关系矩阵的爆破方案模糊层次分析改进优选方法。实例应用表明,该法可合理确定指标权重，能提高评价结果的精度和优度值的离散度。
2008, 28(3): 229-225.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0229-07
摘要:
应用改进的CE/SE方法和并行分区技术，针对二维非结构网格，发展了一套求解化学反应流场的并行程序。采用带扩张-收敛喷管的多管脉冲爆轰发动机模型，把计算域分成若干子域进行并行求解。采用H2和O2的8组分34基元化学反应模型，对恰当化学当量比混合的氢气和氧气在单爆轰管内的起爆和向多管传播的过程进行了数值模拟。计算结果表明：CE/SE方法能很好地捕捉爆轰流场的精细结构，结果与相关文献符合良好；单管产生的爆轰波对旁通爆轰管的流场结构有很大的影响，能引爆其中的可燃气体。
应用改进的CE/SE方法和并行分区技术，针对二维非结构网格，发展了一套求解化学反应流场的并行程序。采用带扩张-收敛喷管的多管脉冲爆轰发动机模型，把计算域分成若干子域进行并行求解。采用H2和O2的8组分34基元化学反应模型，对恰当化学当量比混合的氢气和氧气在单爆轰管内的起爆和向多管传播的过程进行了数值模拟。计算结果表明：CE/SE方法能很好地捕捉爆轰流场的精细结构，结果与相关文献符合良好；单管产生的爆轰波对旁通爆轰管的流场结构有很大的影响，能引爆其中的可燃气体。
2008, 28(3): 236-242.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0236-07
摘要:
以某特种飞机机身处典型支撑结构为对象，建立了鸟撞击多层间隙梁-缘结构的三维有限元分析模型。在给定的三种工况下，运用大型非线性动力学有限元分析程序ANSYS/LS-DYNA的ALE-Lagrange耦合运算功能，计算得到了鸟撞击关键部位的数值结果及结构的鸟撞临界速度，考察了不同撞击点对结构动响应的影响，分析了结构鸟撞破坏机理，经与全尺寸实验结果比较，不论是结构的变形量还是破坏模式，两者均吻合较好，从而证明了本文方法及模型的正确性。
以某特种飞机机身处典型支撑结构为对象，建立了鸟撞击多层间隙梁-缘结构的三维有限元分析模型。在给定的三种工况下，运用大型非线性动力学有限元分析程序ANSYS/LS-DYNA的ALE-Lagrange耦合运算功能，计算得到了鸟撞击关键部位的数值结果及结构的鸟撞临界速度，考察了不同撞击点对结构动响应的影响，分析了结构鸟撞破坏机理，经与全尺寸实验结果比较，不论是结构的变形量还是破坏模式，两者均吻合较好，从而证明了本文方法及模型的正确性。
2008, 28(3): 243-251.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0243-09
摘要:
基于大挠度动力控制方程，应用有限差分离散求解，研究了阶跃载荷作用下弹塑性悬臂梁的动力行为。通过对动力响应早期内力、变形以及能量分布规律的分析，考察了悬臂梁的弹塑性响应模式和变形机制，并与已有的刚塑性分析进行了系统的比较。数值计算表明，阶跃载荷的不同幅值使得梁的响应模式存在较大差异，弹塑性分析肯定了刚塑性理论在处理中载情形的准确性，同时也指出了其在处理低载和高载情形时的缺陷。通过与小变形理论计算结果的比较，指出了考虑大变形效应的必要性，为今后的大变形刚塑性动力分析提出了建议。
基于大挠度动力控制方程，应用有限差分离散求解，研究了阶跃载荷作用下弹塑性悬臂梁的动力行为。通过对动力响应早期内力、变形以及能量分布规律的分析，考察了悬臂梁的弹塑性响应模式和变形机制，并与已有的刚塑性分析进行了系统的比较。数值计算表明，阶跃载荷的不同幅值使得梁的响应模式存在较大差异，弹塑性分析肯定了刚塑性理论在处理中载情形的准确性，同时也指出了其在处理低载和高载情形时的缺陷。通过与小变形理论计算结果的比较，指出了考虑大变形效应的必要性，为今后的大变形刚塑性动力分析提出了建议。
2008, 28(3): 252-260.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0252-09
摘要:
为研究大长细比结构弹体在撞击典型硬目标早期的结构动力学响应，利用57轻气炮进行了直径1.4 cm、量纲一壁厚0.1和0.15、长细比8和12、头部系数3和4.5的卵形空心弹体对2024-O铝靶的侵彻实验研究，利用高速摄影系统记录了弹体撞靶过程，观察到大长细比弹体垂直撞击硬目标过程中的局部墩粗、塑性屈曲2种结构破坏模式，以及斜侵彻过程中的整体塑性弯曲、弯曲与墩粗耦合、弯曲与屈曲耦合3种结构破坏模式和实时动力学响应过程。基于对指数硬化材料的空腔膨胀理论建立了弹体垂直侵彻模型，给出了在轴向及横向载荷交互作用下计算刚塑性自由梁危险截面屈服函数的控制方程，计算值与实验结果吻合较好。
为研究大长细比结构弹体在撞击典型硬目标早期的结构动力学响应，利用57轻气炮进行了直径1.4 cm、量纲一壁厚0.1和0.15、长细比8和12、头部系数3和4.5的卵形空心弹体对2024-O铝靶的侵彻实验研究，利用高速摄影系统记录了弹体撞靶过程，观察到大长细比弹体垂直撞击硬目标过程中的局部墩粗、塑性屈曲2种结构破坏模式，以及斜侵彻过程中的整体塑性弯曲、弯曲与墩粗耦合、弯曲与屈曲耦合3种结构破坏模式和实时动力学响应过程。基于对指数硬化材料的空腔膨胀理论建立了弹体垂直侵彻模型，给出了在轴向及横向载荷交互作用下计算刚塑性自由梁危险截面屈服函数的控制方程，计算值与实验结果吻合较好。
2008, 28(3): 261-264.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0261-04
摘要:
建立了电磁驱动平面飞片的一维磁流体力学模型，考虑了焦耳加热的影响，并对Sandia实验室Z装置上开展的一个实验进行了模拟计算，与实验结果的比较表明，计算给出的样品自由面速度历史曲线与实验VISAR测量的结果基本一致。还分析了焦耳加热对飞片的烧蚀情况，并分析了磁场穿透深度，给出了不同厚度飞片自由面的速度历史曲线。
建立了电磁驱动平面飞片的一维磁流体力学模型，考虑了焦耳加热的影响，并对Sandia实验室Z装置上开展的一个实验进行了模拟计算，与实验结果的比较表明，计算给出的样品自由面速度历史曲线与实验VISAR测量的结果基本一致。还分析了焦耳加热对飞片的烧蚀情况，并分析了磁场穿透深度，给出了不同厚度飞片自由面的速度历史曲线。
2008, 28(3): 265-270.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0265-06
摘要:
针对爆破震动速度计算中存在的问题，提出了分两步计算的方法，即先计算爆炸近区由炸药爆炸引起的冲击压力，再计算远端震动区的质点震动速度。并对动力学计算中的阻尼问题进行了初步讨论。利用本文提出的方法对岩粉、水和空气三种不同间隔装药结构下的不同质点处的震动速度进行了计算，计算结果与实测结果吻合较好。岩粉间隔装药条件下的计算地表垂直震动速度最大，水间隔装药次之，空气间隔装药最小。
针对爆破震动速度计算中存在的问题，提出了分两步计算的方法，即先计算爆炸近区由炸药爆炸引起的冲击压力，再计算远端震动区的质点震动速度。并对动力学计算中的阻尼问题进行了初步讨论。利用本文提出的方法对岩粉、水和空气三种不同间隔装药结构下的不同质点处的震动速度进行了计算，计算结果与实测结果吻合较好。岩粉间隔装药条件下的计算地表垂直震动速度最大，水间隔装药次之，空气间隔装药最小。
2008, 28(3): 271-275.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0271-05
摘要:
运用有限元特征值分析方法对应力波作用下圆柱壳塑性轴对称动力失稳问题进行了研究。基于应力波理论和相邻平衡准则导出了圆柱壳轴对称动力失稳时的特征方程，在分析中同时考虑了应力波效应及横向惯性效应，把圆柱壳塑性动力失稳问题归结为特征值问题。通过引入圆柱壳动力失稳时的波前约束条件实现了此类问题的有限元特征值解法。计算结果揭示了圆柱壳塑性轴对称动力屈曲变形发展的机理，以及轴向应力波和屈曲变形的相互作用规律。
运用有限元特征值分析方法对应力波作用下圆柱壳塑性轴对称动力失稳问题进行了研究。基于应力波理论和相邻平衡准则导出了圆柱壳轴对称动力失稳时的特征方程，在分析中同时考虑了应力波效应及横向惯性效应，把圆柱壳塑性动力失稳问题归结为特征值问题。通过引入圆柱壳动力失稳时的波前约束条件实现了此类问题的有限元特征值解法。计算结果揭示了圆柱壳塑性轴对称动力屈曲变形发展的机理，以及轴向应力波和屈曲变形的相互作用规律。
2008, 28(3): 276-282.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0276-07
摘要:
无论在理论分析还是数值模拟方面，入水冲击和砰击都是比较复杂的瞬态物理问题。按照时间历程分三个阶段综述了入水冲击理论、试验和数值仿真的发展概况，阐述了入水冲击和砰击现象现阶段研究的内容和热点，特别针对数值建模技术发展的研究状况进行重点叙述。为航天和航海领域进一步开展入水研究提供参考。
无论在理论分析还是数值模拟方面，入水冲击和砰击都是比较复杂的瞬态物理问题。按照时间历程分三个阶段综述了入水冲击理论、试验和数值仿真的发展概况，阐述了入水冲击和砰击现象现阶段研究的内容和热点，特别针对数值建模技术发展的研究状况进行重点叙述。为航天和航海领域进一步开展入水研究提供参考。
2008, 28(3): 283-288.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0283-06
摘要:
通过粘钢实现一典型汽车库人防口部封堵的设计方案，并对原设计方案进行相似设计后，对粘钢接头结构实验模型在核爆炸压力模拟器中进行模爆实验，得到沿竖向支座钢板的位移和应变时程曲线，并和有限元数值解进行了对比，其结果均较吻合，通过沿竖向支座钢板的应变分布规律得到钢板-混凝土界面之间的粘结应力；检验了在5级人防爆炸冲击波作用下，混凝土墙与钢板间粘结面承载力的可靠性；分析了5级人防爆炸荷载作用下支座钢板沿竖向应力的分布规律，为确定混凝土墙与钢板之间粘结应力的计算方法提供了参考。
通过粘钢实现一典型汽车库人防口部封堵的设计方案，并对原设计方案进行相似设计后，对粘钢接头结构实验模型在核爆炸压力模拟器中进行模爆实验，得到沿竖向支座钢板的位移和应变时程曲线，并和有限元数值解进行了对比，其结果均较吻合，通过沿竖向支座钢板的应变分布规律得到钢板-混凝土界面之间的粘结应力；检验了在5级人防爆炸冲击波作用下，混凝土墙与钢板间粘结面承载力的可靠性；分析了5级人防爆炸荷载作用下支座钢板沿竖向应力的分布规律，为确定混凝土墙与钢板之间粘结应力的计算方法提供了参考。
