2008年 28卷 第4期
2008, 28(4): 289-292.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0289-04
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本文被引
摘要:
对低密度泡沫铝在不同变形率下的形变和力学性能进行了系统的试验研究。结果表明：（1）沿剪切方向骨架首先塌陷,即变形的局部化是低应变率下块体泡沫铝的主要变形特征；（2）在不同应变率下泡沫铝表现出体积应变基本上随工程应变呈线性变化，在低应变率下泊松比随轴向应变呈幂次关系增加，但在高应变率下泊松比随塑性应变增加，从一峰值降低并趋于稳定；（3）低应变率下泡沫铝材料塑性变形均匀，而高应变率下剪切变形较大；（4）泡沫铝材料的强度对应变率不很明显，但随塑性应变增加，它的率敏感性增加。
对低密度泡沫铝在不同变形率下的形变和力学性能进行了系统的试验研究。结果表明：（1）沿剪切方向骨架首先塌陷,即变形的局部化是低应变率下块体泡沫铝的主要变形特征；（2）在不同应变率下泡沫铝表现出体积应变基本上随工程应变呈线性变化，在低应变率下泊松比随轴向应变呈幂次关系增加，但在高应变率下泊松比随塑性应变增加，从一峰值降低并趋于稳定；（3）低应变率下泡沫铝材料塑性变形均匀，而高应变率下剪切变形较大；（4）泡沫铝材料的强度对应变率不很明显，但随塑性应变增加，它的率敏感性增加。
2008, 28(4): 293-297.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0293-05
摘要:
在模拟飞行高度为25 km、来流马赫数为6的情况下，采用试验研究的方法对超燃冲压发动机燃烧模态转换进行了直连式试验。根据燃烧室壁面压力分布和一维模型分析表明，燃料喷射位置和当量比的动态改变，实现了燃烧室内燃烧模态的动态转换。不同燃料喷射位置切换顺序比较表明，燃烧室内燃烧状态的改变受燃料分布所决定，但是燃烧室自身具有一定的抗波动能力。
在模拟飞行高度为25 km、来流马赫数为6的情况下，采用试验研究的方法对超燃冲压发动机燃烧模态转换进行了直连式试验。根据燃烧室壁面压力分布和一维模型分析表明，燃料喷射位置和当量比的动态改变，实现了燃烧室内燃烧模态的动态转换。不同燃料喷射位置切换顺序比较表明，燃烧室内燃烧状态的改变受燃料分布所决定，但是燃烧室自身具有一定的抗波动能力。
2008, 28(4): 298-303.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0298-06
摘要:
概括回顾近年我们针对脆性材料受冲击拉伸载荷时的断裂及破碎现象的理论分析及数值模拟成果。重点分析碎片尺度对材料参数及加载速率的依赖关系。通过量纲分析，动力学模拟以及数值实验，建立了一个普适性的无量纲关系用以评估碎片尺度。将本研究结果与其他理论及现有实验结果进行的比较表明本模型更为完善合理。
概括回顾近年我们针对脆性材料受冲击拉伸载荷时的断裂及破碎现象的理论分析及数值模拟成果。重点分析碎片尺度对材料参数及加载速率的依赖关系。通过量纲分析，动力学模拟以及数值实验，建立了一个普适性的无量纲关系用以评估碎片尺度。将本研究结果与其他理论及现有实验结果进行的比较表明本模型更为完善合理。
2008, 28(4): 304-309.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0304-06
摘要:
基于爆燃压裂造缝原理，研制了可以模拟爆燃加载环境的岩石冲击开裂实验装置，为进行动载下的岩石开裂机理研究提供了实验手段。根据动量和能量守衡原理等，建立了冲击峰值压力和加压速率计算模型，模型计算结果与16次钢质岩心实验结果间平均相对误差分别为2.56%和4.04%，具有较高的精度。39次岩石冲击开裂实验结果分析表明，冲击能量和平均加压速率是影响岩石开裂以及开裂能否形成多条裂缝的主要因素；多条开裂裂缝的形成更大程度上取决于平均加压速率，且存在明显的临界平均加压速率；基于实验结果的灰色关联分析和多元二次多项式回归，建立的裂缝条数计算相关公式具有较高的精度，为油气田开发中爆燃压裂技术的机理研究和施工参数设计与控制提供重要的依据。
基于爆燃压裂造缝原理，研制了可以模拟爆燃加载环境的岩石冲击开裂实验装置，为进行动载下的岩石开裂机理研究提供了实验手段。根据动量和能量守衡原理等，建立了冲击峰值压力和加压速率计算模型，模型计算结果与16次钢质岩心实验结果间平均相对误差分别为2.56%和4.04%，具有较高的精度。39次岩石冲击开裂实验结果分析表明，冲击能量和平均加压速率是影响岩石开裂以及开裂能否形成多条裂缝的主要因素；多条开裂裂缝的形成更大程度上取决于平均加压速率，且存在明显的临界平均加压速率；基于实验结果的灰色关联分析和多元二次多项式回归，建立的裂缝条数计算相关公式具有较高的精度，为油气田开发中爆燃压裂技术的机理研究和施工参数设计与控制提供重要的依据。
2008, 28(4): 310-315.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0310-06
摘要:
为进行煤层深孔爆破应力传播和有关控制孔作用的研究，以松藻煤电公司实际采用的爆破、炸药和煤层参数为基础，利用三维数值模拟方法，建立煤层长柱状药包爆破数值计算模型。分析了松软煤介质深孔爆破在有控制孔时应力波传播的特点和因爆破作用的抽放影响区域。研究表明：在距爆破孔10 m范围内，有控制孔的孔壁平均有效应力较没有控制孔相同条件下高48%~66%.并随着与爆破孔距离的增加，尽管煤体所受有效应力衰减，但有控制孔的平均有效应力值较无控制孔的比率增大。上述研究结果与现场爆破前后实际取得的瓦斯抽放数据相比基本吻合，证明了爆破前预先设置控制孔的必要性。
为进行煤层深孔爆破应力传播和有关控制孔作用的研究，以松藻煤电公司实际采用的爆破、炸药和煤层参数为基础，利用三维数值模拟方法，建立煤层长柱状药包爆破数值计算模型。分析了松软煤介质深孔爆破在有控制孔时应力波传播的特点和因爆破作用的抽放影响区域。研究表明：在距爆破孔10 m范围内，有控制孔的孔壁平均有效应力较没有控制孔相同条件下高48%~66%.并随着与爆破孔距离的增加，尽管煤体所受有效应力衰减，但有控制孔的平均有效应力值较无控制孔的比率增大。上述研究结果与现场爆破前后实际取得的瓦斯抽放数据相比基本吻合，证明了爆破前预先设置控制孔的必要性。
2008, 28(4): 316-323.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0316-08
摘要:
通过理论和数值模拟分析了缺陷方向和位置对圆管膨胀破裂的影响，采用微缺陷研究方法进行了新的解释。采用含微缺陷的圆管模型探讨了微缺陷对圆管膨胀断裂影响，表明微缺陷将加速圆管径向扩展和剪切扩展相互贯通的过程。分析了实验获得的膨胀断裂应变与作为材料基本参数提供给计算程序的断裂（失效）应变的关系，说明在考虑圆管沿壁厚的破裂过程中，两者不是同一概念，只有将实验获得的断裂应变经过一定的推导后才能作为材料基本参数用于程序计算。
通过理论和数值模拟分析了缺陷方向和位置对圆管膨胀破裂的影响，采用微缺陷研究方法进行了新的解释。采用含微缺陷的圆管模型探讨了微缺陷对圆管膨胀断裂影响，表明微缺陷将加速圆管径向扩展和剪切扩展相互贯通的过程。分析了实验获得的膨胀断裂应变与作为材料基本参数提供给计算程序的断裂（失效）应变的关系，说明在考虑圆管沿壁厚的破裂过程中，两者不是同一概念，只有将实验获得的断裂应变经过一定的推导后才能作为材料基本参数用于程序计算。
2008, 28(4): 324-330.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0324-07
摘要:
运用LS-DYNA3D对不同缠绕角度的离散多层绕带容器在内部中心爆炸载荷作用下的动力响应进行了数值模拟。模拟结果与实验结果、理论分析以及单层圆柱高压容器的动力响应作了比较。研究结果表明，内部中心爆炸载荷作用下，容器绕带层应力分布比较均匀；相同炸药当量条件下，缠绕角度越大，最外层绕带中心的最终位移越大。结果还表明，离散多层绕带容器具有只漏不爆的良好抗爆性能，是单层结构容器不具备的。计算结果可为构建爆炸容器的工程设计标准提供参考。
运用LS-DYNA3D对不同缠绕角度的离散多层绕带容器在内部中心爆炸载荷作用下的动力响应进行了数值模拟。模拟结果与实验结果、理论分析以及单层圆柱高压容器的动力响应作了比较。研究结果表明，内部中心爆炸载荷作用下，容器绕带层应力分布比较均匀；相同炸药当量条件下，缠绕角度越大，最外层绕带中心的最终位移越大。结果还表明，离散多层绕带容器具有只漏不爆的良好抗爆性能，是单层结构容器不具备的。计算结果可为构建爆炸容器的工程设计标准提供参考。
2008, 28(4): 331-335.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0331-05
摘要:
利用地震工程中应用比较成熟的反应谱理论对隧洞开挖爆破地震进行研究。针对反应谱计算中必须输入加速度数据的问题，对实测爆破振动速度数据进行数值微分计算，并采用小波分析方法消噪得到准确、清晰的加速度时程曲线，继而将其用于反应谱计算。结合不同工程中大量的爆破振动监测资料，对隧洞开挖爆破地震反应谱进行分析。结果表明：隧洞开挖爆破地震反应谱都有一些共同的特征，反应谱曲线一般存在一个明显的峰值点，峰值对应的周期集中在几毫秒到几十毫秒的区间内。另外，在归纳、整理大量地下工程开挖爆破地震反应谱的基础上，得到了隧洞开挖爆破地震的设计反应谱。
利用地震工程中应用比较成熟的反应谱理论对隧洞开挖爆破地震进行研究。针对反应谱计算中必须输入加速度数据的问题，对实测爆破振动速度数据进行数值微分计算，并采用小波分析方法消噪得到准确、清晰的加速度时程曲线，继而将其用于反应谱计算。结合不同工程中大量的爆破振动监测资料，对隧洞开挖爆破地震反应谱进行分析。结果表明：隧洞开挖爆破地震反应谱都有一些共同的特征，反应谱曲线一般存在一个明显的峰值点，峰值对应的周期集中在几毫秒到几十毫秒的区间内。另外，在归纳、整理大量地下工程开挖爆破地震反应谱的基础上，得到了隧洞开挖爆破地震的设计反应谱。
2008, 28(4): 336-340.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0336-05
摘要:
通过对回收Cu射流杵体的金相分析得出药型罩在冲击波和挤压剪切变形双重作用下造成晶粒细化和温度升高，并为动态超塑性变形创造了条件，因此在形成射流之前材料已满足动态超塑性变形的条件，同时说明聚能装药射流的动态超塑性变形符合细小晶粒的转动变形机理。
通过对回收Cu射流杵体的金相分析得出药型罩在冲击波和挤压剪切变形双重作用下造成晶粒细化和温度升高，并为动态超塑性变形创造了条件，因此在形成射流之前材料已满足动态超塑性变形的条件，同时说明聚能装药射流的动态超塑性变形符合细小晶粒的转动变形机理。
2008, 28(4): 341-349.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0341-09
摘要:
比较了LS-DYNA中关于钢筋和混凝土相互作用的不同处理方式（即接触方法和耦合方法）对钢筋混凝土穿甲结果的影响。数值模拟S.J.Hanchak 等关于钢筋混凝土靶的穿甲实验，给出了弹靶的变形破坏过程。讨论了穿甲钢筋混凝土靶的撞击位置对终点弹道性能的影响，加深了钢筋对侵彻作用的认识。所确定的数值模拟方法可用于进一步讨论钢筋结构与尺寸、配筋率等参数对侵彻影响等问题的研究。
比较了LS-DYNA中关于钢筋和混凝土相互作用的不同处理方式（即接触方法和耦合方法）对钢筋混凝土穿甲结果的影响。数值模拟S.J.Hanchak 等关于钢筋混凝土靶的穿甲实验，给出了弹靶的变形破坏过程。讨论了穿甲钢筋混凝土靶的撞击位置对终点弹道性能的影响，加深了钢筋对侵彻作用的认识。所确定的数值模拟方法可用于进一步讨论钢筋结构与尺寸、配筋率等参数对侵彻影响等问题的研究。
2008, 28(4): 350-354.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0350-05
摘要:
针对在非晶薄带爆炸复合制备块体非晶复合材料过程中涂层对温度的影响，提出对非晶薄带实施涂层后再进行爆炸复合。利用放缩法将涂层后的薄带简化为均匀材料，并对30 m厚的Fe78B13Si9非晶涂层前、后爆炸焊接层内温度场进行系列分析计算，表明：(1) 高速撞击产生的热量主要集中在涂铜层上，涂层处理能够显著减小界面撞击引起的热影响区域；(2) 相对于非涂层的非晶爆炸复合，文中方案平均温升降低约280 K；(3) 铜涂层后，碰撞界面冷却速率高达107 K/s。研究表明，具有表面涂层的非晶薄带在爆炸复合制备层合块体非晶复合材料过程中，能够更好地保持非晶材料的非晶结构，并有效扩大爆炸焊接窗口。
针对在非晶薄带爆炸复合制备块体非晶复合材料过程中涂层对温度的影响，提出对非晶薄带实施涂层后再进行爆炸复合。利用放缩法将涂层后的薄带简化为均匀材料，并对30 m厚的Fe78B13Si9非晶涂层前、后爆炸焊接层内温度场进行系列分析计算，表明：(1) 高速撞击产生的热量主要集中在涂铜层上，涂层处理能够显著减小界面撞击引起的热影响区域；(2) 相对于非涂层的非晶爆炸复合，文中方案平均温升降低约280 K；(3) 铜涂层后，碰撞界面冷却速率高达107 K/s。研究表明，具有表面涂层的非晶薄带在爆炸复合制备层合块体非晶复合材料过程中，能够更好地保持非晶材料的非晶结构，并有效扩大爆炸焊接窗口。
2008, 28(4): 355-359.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0355-05
摘要:
边坡工程施工中常用到预裂爆破，预裂爆破参数对爆破降震起着非常重要的作用。通过大量的预裂爆破试验，得出了适用于该边坡的炮孔直径、炮孔间距、线装药密度、不耦合系数等一系列常规预裂爆破参数。通过ANSYS/LS-DYNA数值模拟，得出了与4种炮孔直径对应的理想的预裂爆破参数，且与爆破试验的结果基本一致。通过回归分析，得出了用于该边坡选取预裂爆破参数的简易公式，用以指导该工程的后续施工。实践证明，采用爆破试验与数值模拟相结合的方法，对于爆破参数的优化选择，效果明显。
边坡工程施工中常用到预裂爆破，预裂爆破参数对爆破降震起着非常重要的作用。通过大量的预裂爆破试验，得出了适用于该边坡的炮孔直径、炮孔间距、线装药密度、不耦合系数等一系列常规预裂爆破参数。通过ANSYS/LS-DYNA数值模拟，得出了与4种炮孔直径对应的理想的预裂爆破参数，且与爆破试验的结果基本一致。通过回归分析，得出了用于该边坡选取预裂爆破参数的简易公式，用以指导该工程的后续施工。实践证明，采用爆破试验与数值模拟相结合的方法，对于爆破参数的优化选择，效果明显。
2008, 28(4): 360-366.
doi: 10.1188/1001-1455(2008)04-0360-07
摘要:
对舱段缩比模型遭受水下爆炸冲击载荷时的动态响应进行了测量与分析。模型是参照水面舰船的典型舱段而设计的，用于评估普通船用钢材料模型的冲击响应。试验工况为远场非接触爆炸，介绍了药包/模型的几何特性，以及用装在舱室内、甲板处和龙骨上的加速度计来测量舱段模型的冲击运动。
对舱段缩比模型遭受水下爆炸冲击载荷时的动态响应进行了测量与分析。模型是参照水面舰船的典型舱段而设计的，用于评估普通船用钢材料模型的冲击响应。试验工况为远场非接触爆炸，介绍了药包/模型的几何特性，以及用装在舱室内、甲板处和龙骨上的加速度计来测量舱段模型的冲击运动。
2008, 28(4): 367-371.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0367-05
摘要:
应用分离式Hopkinson压杆（SHPB）研究了干、湿速生杨木在高应变率加载条件下的动态力学性能，并同准静态压缩实验的结果进行了比较，论述了干、湿杨木在高应变率载荷条件下破坏的机制。结果表明：杨木的应力应变曲线与多孔固体相似，经历弹性、屈服以及致密3个阶段；冲击后，干杨木试样纤维因胞壁坍塌而压实，湿杨木试样由于胞管内水的作用而产生垂直于纤维轴向的拉应力，使纤维沿轴向相互分离，并且应变率对杨木的力学性能的影响明显。
应用分离式Hopkinson压杆（SHPB）研究了干、湿速生杨木在高应变率加载条件下的动态力学性能，并同准静态压缩实验的结果进行了比较，论述了干、湿杨木在高应变率载荷条件下破坏的机制。结果表明：杨木的应力应变曲线与多孔固体相似，经历弹性、屈服以及致密3个阶段；冲击后，干杨木试样纤维因胞壁坍塌而压实，湿杨木试样由于胞管内水的作用而产生垂直于纤维轴向的拉应力，使纤维沿轴向相互分离，并且应变率对杨木的力学性能的影响明显。
2008, 28(4): 372-377.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0372-06
摘要:
介绍一种回收战斗部破片的新型爆炸容器装置。该装置采用水介质和可拆卸内衬防护板结构抵御破片侵彻，能够反复使用且有效回收爆炸试验后的破片，较好地反映战斗部的破碎状况。利用该装置进行了典型弹丸爆炸试验，研究了战斗部破片特性，证实了爆炸容器在战斗部破碎性试验中的应用是可行的。
介绍一种回收战斗部破片的新型爆炸容器装置。该装置采用水介质和可拆卸内衬防护板结构抵御破片侵彻，能够反复使用且有效回收爆炸试验后的破片，较好地反映战斗部的破碎状况。利用该装置进行了典型弹丸爆炸试验，研究了战斗部破片特性，证实了爆炸容器在战斗部破碎性试验中的应用是可行的。
2008, 28(4): 378-383.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0378-06
摘要:
基于理想爆轰假设和刚体运动学原理，建立了可控旋转离散杆空间运动模型。对不同尺寸、斜角的杆条进行空间运动状态分析，并和试验结果进行比较，结果表明该模型能较好地描述可控旋转离散杆空间运动状态，为可控旋转离散杆战斗部的设计提供参考。
基于理想爆轰假设和刚体运动学原理，建立了可控旋转离散杆空间运动模型。对不同尺寸、斜角的杆条进行空间运动状态分析，并和试验结果进行比较，结果表明该模型能较好地描述可控旋转离散杆空间运动状态，为可控旋转离散杆战斗部的设计提供参考。
