2009年  29卷  第5期

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论文
板厚、温度和速度对单搭接胶接接头强度的影响
陈煊, 李玉龙, 史飞飞, 赵海燕, 马啸
2009, 29(5): 449-456. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0449-08
摘要:
为了探讨单搭接胶接接头结构的破坏机理,采用Hopkinson拉杆实验技术,研究了板厚、温度和速度(试样端部的最大速度)对单搭接胶接接头强度的影响。实验结果表明,板越厚、温度越低、速度越大,接头的强度越大。运用有限元方法分析了胶层的应力分布,通过引入剥离应力对试样强度的影响因子,研究发现板越厚、温度越低、速度越大,剥离应力对接头强度的影响越小。
水下爆炸载荷作用下加筋板的毁伤模式
牟金磊, 朱锡, 张振华, 王恒
2009, 29(5): 457-462. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0457-06
摘要:
为研究加筋板结构在水下爆炸载荷作用下的破坏模式,进行了一系列模型试验。通过对试验结果的分析,将加筋板的毁伤模式总体分为塑性大变形(模式I)、拉伸破坏(模式II)和剪切破坏(模式III)等3大类。又根据载荷强弱和加强筋的相对强度,将每种破坏模式细分为3种子模式。提出了一个量纲一的损伤因子,作为预报毁伤模式的判据。
钢质套筒被动围压下混凝土材料的冲击动态力学性能
李祥龙, 刘殿书, 冯明德, 李胜林, 颜治国
2009, 29(5): 463-468. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0463-05
摘要:
为了研究混凝土材料在钢质套筒侧限约束下的动态力学性能参数和破坏规律,采用分离式大直径(75 mm)SHPB实验技术,测试了钢质套筒侧限约束下不同混凝土试件在不同载荷作用下轴向或径向的应力、应变峰值,平均应变率,计算了混凝土材料的损伤值,描述了加载破坏现象,对实验结果进行了分析。结果表明:混凝土材料在被动围压下,延性、抗破坏能力得到加强,具有明显的增强效应。被动围压下SHPB实验中混凝土材料的破坏应变为典型SHPB实验中破坏应变的1.8~2.8倍;破坏应力达到150 MPa以上,为静力学无围压条件下的2~5倍。
悬浮RDX炸药和铝颗粒混合粉尘爆轰的数值模拟
洪滔, 秦承森, 林文洲
2009, 29(5): 468-473. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0468-06
摘要:
采用两相流方法对炸药颗粒直径为20.0 m时与铝颗粒混合物的爆轰波的发展与传播过程及爆轰波参数进行了数值计算。结果表明,在炸药粉尘中加入铝颗粒,可以大大提高爆轰波参数。当铝颗粒直径为3.4 m时,尽管铝颗粒的直径较炸药颗粒直径小,但由于炸药颗粒的点火温度低,二者的点火时间相差不多。如果铝颗粒的直径为7.0 m,由于铝颗粒的点火滞后于炸药颗粒的点火,混合颗粒粉尘中可能形成双波阵面的爆轰波。
节理岩体的爆破松动机理
金李, 卢文波, 陈明, 周创兵
2009, 29(5): 474-480. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0474-07
摘要:
利用应力波理论对节理岩体的爆破松动机理进行了探讨,同时利用动力有限元数值模拟方法验证了理论分析结果。研究表明,爆破荷载的加载阶段对岩体的挤压蓄能和快速卸载阶段的弹性回复是岩体产生后续松动位移的根本原因;节理岩体的爆破松动在开挖面的法向表现为岩体的剪切错动,在平行于开挖面方向表现为结构面的张开;拉格朗日坐标下的动力有限元数值方法,如ANSYS/LS-DYNA程序,能够较好地用来模拟节理岩体的爆破松动过程。
用水下卡片间隙试验法测定炸药冲击波感度
王慧君, 陈网桦, 何中其, 胡毅亭, 许海欧, 彭金华, 刘荣海
2009, 29(5): 481-485. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0481-05
摘要:
将炸药的水下爆炸能量测试方法与冲击波感度测试方法(小隔板法)相结合,研究了一种测试炸药冲击波感度的方法水下卡片间隙试验法,并用该方法得到了6种炸药冲击波感度的相对排序(从高到低):炸药泰安、黑索金、8701、钝化黑索金、梯恩梯、膨化硝酸铵的冲击波感度依次降低,该试验结果与文献值、传统隔板试验结果一致,表明水下卡片间隙试验法的测试结果是可信的,水下卡片间隙试验法用于测定炸药冲击波感度是可行的,在一定程度上可代替传统的隔板试验法,此方法还可用于研究炸药装药密度对其冲击波感度的影响。
地下化学爆炸地运动信号关联探索
唐玉志1, 2, 马远良, 蔡宗义, 吴祖堂, 王占江
2009, 29(5): 486-491. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0486-06
摘要:
分析了弹性区域中应力传播的波动方程,说明该应力传播过程可以使用线性系统模型进行描述。根据系统辨识领域的脉冲响应方法,建立了应力测点的脉冲序列与源函数和响应序列之间的关系。在此基础上,建立了各测点间应力序列之间的关联响应模型,给出了采用神经网络的自适应优化方法求解关联参数的方法,并采用某次黄土介质中化学爆炸的实验数据进行了验证。将该模型用于测点数据的预测,预测值和实测值之间的误差很小。这表明,各测点间存在与测量数据无关的客观联系,仅由实验中爆炸源、测点位置和地介质力学参数分布等所决定。
基于功率谱的爆破地震能量分析方法
李洪涛, 卢文波, 舒大强, 杨兴国
2009, 29(5): 492-496. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0492-05
摘要:
针对爆破振动频度-能量分布的定量分析问题,提出了一种基于功率谱的能量分析方法。功率谱密度表征了一定频率谐波分量能量的相对大小,以此为出发点,推导出可以表征爆破振动频度-能量分布的计算方法,结合工程实例的分析结果表明,利用该方法可以实现爆破振动频率构成的定量分析。同时将该方法与目前通用的小波变换能量分析方法作了比较,两者的原理是一致的,但基于功率谱的能量分析方法直接利用频谱分析完成从时域到频域的转化,因此分析过程简便,物理意义明确,更容易理解和掌握。
PBX-9501强爆轰产物状态方程的数值模拟
姚阳, 谭多望, 文尚刚
2009, 29(5): 497-502. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0497-06
摘要:
利用P.K.Tang的JWL强爆轰产物状态方程改造了DEFEL二维弹塑性流有限元源程序,并用改造后的DEFEL程序模拟了一系列飞片撞击PBX-9501炸药的一维强爆轰过程,给出了炸药驱动二级飞片(铝)的速度。计算得到的产物状态参数与实验测量结果符合较好,验证了增加修正项的新状态方程可较好地描述高能炸药的超压爆轰的高压流体动力学过程。
一种改进的可阻止SPH数值断裂的方法
赵燕, 徐绯, 李玉龙, 陈刘定
2009, 29(5): 503-508. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0503-06
摘要:
首先通过人为设定数值断裂,从数值上分析数值断裂对计算精度的影响。然后引进一种可适用于大变形的并保证系统质量守恒、动量守恒和能量基本守恒的简单加点技术,用以阻止数值断裂。并用改进的smoothed particle hydrodynamics(SPH)方法对钢弹撞击飞机蒙皮进行数值模拟以验证其阻止数值断裂的有效性。在130~250 m/s的碰撞速度下,用改进的SPH方法得到的变形区直径、剩余速度以及弹坑深度与试验结果吻合较好。
粘性金属中的正激波稳定性问题
于明, 刘福生, 李英雷
2009, 29(5): 509-515. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0509-07
摘要:
G.H.Miller等把高压金属中的粘性激波作为强间断面处理,解析推论出:在大粘性系数条件下小扰动激波是不稳定的,物质粘性是导致失稳的因素。本文中针对平面正激波,认为高压金属中的粘性激波的物理量是连续变化的,利用线性稳定性理论,用数值解推论出:在有粘性条件下小扰动激波都是稳定的,物质粘性是致稳的因素。指出G.H.Miller等获得错误结论的原因在于:从无粘流动解推出的小扰动边界条件导致粘性激波小扰动增长。给出实验确定的小扰动速度梯度的边界条件,这样既可以把粘性正激波作为强间断面处理,也能够保证粘性正激波的稳定性。
矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土的冲击力学性能
范飞林, 许金余, 李为民, 杨进勇, 翟毅
2009, 29(5): 516-522. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0516-07
摘要:
以矿渣和粉煤灰为原料,以氢氧化钠和液体硅酸钠为激发剂制备出养护28 d后静态抗压强度高达56.4 MPa的矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土(geopolymer concrete, GC)试件,以普通硅酸盐水泥为原料制备出养护28 d静态抗压强度高达61.6 MPa的普通硅酸盐水泥混凝土(ordinary Portland cement concrete, PC)试件,采用100 mm霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)试验装置分别对GC试件和PC试件进行冲击压缩试验,得到了2种材料在0~100 s-1平均应变率范围内的应力应变曲线。通过分析应力应变曲线,并与PC进行了对比,研究了矿渣-粉煤灰基GC的冲击力学性能。结果表明,GC作为一种新型混凝土类材料,在冲击荷载作用下具有较好的强度、变形性能和韧性;GC是一种率敏感材料,冲击荷载作用下抗压强度、变形性能和韧性随应变率的增大而增强;和PC相比,冲击荷载下GC的抗压强度较小,韧性较低,GC在开始破坏前产生的变形与PC的基本相等,完全破坏时产生的变形较小。
三维正交机织复合材料的弹道性能和破坏模式
余育苗, 王肖均, 李永池, 王志海
2009, 29(5): 523-528. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0523-06
摘要:
利用球形弹和柱形弹对Kevlar/乙烯基树脂和E-玻璃纤维/乙烯基树脂三维正交机织复合材料进行弹道实验。结果表明,材料对球形弹的抗侵彻能力比对柱形弹的强;Kevlar/乙烯基树脂比E-玻璃纤维/乙烯基树脂具有更好的抗弹侵彻性能;迎弹面以压缩剪切破坏为主,而背面则以纤维拉伸破坏模式为主;z向纤维的存在,提高了三维正交机织复合材料的面内强度,使之不易发生分层、鼓包等破坏现象,其结果使得面内吸能为其主要吸能机制。
乳化炸药密度对其压力减敏的影响
王尹军, 李进军, 方宏
2009, 29(5): 529-534. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0529-06
摘要:
在相同的乳胶基质内分别添加2%、3%、4%、5%的空心玻璃微球,2%、3%、4%、5%的膨胀珍珠岩和0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的化学发泡剂制备了3组乳化炸药。测试了各组乳化炸药未受压时和受冲击波动态压缩作用之后的水下爆炸冲击波,以波峰值计算他们的压力减敏度。比较了各组乳化炸药的压力减敏度大小,分析了密度对乳化炸药压力减敏的影响。结果表明:密度较大的乳化炸药压力减敏度较小,膨胀珍珠岩或化学发泡剂的添加量越大,乳化炸药越容易产生压力减敏作用;空心玻璃微球的添加量由2%增加到4%,乳化炸药的压力减敏度增加,但当空心玻璃微球的添加量由4%增加到5%后,乳化炸药的压力减敏度反而减小。密度对乳化炸药压力减敏影响的主要原因在于密度调整剂周围的乳胶基质破乳。
地下空腔解耦爆炸的数值模拟
劳俊, 肖卫国, 王肖钧, 赵凯
2009, 29(5): 535-541. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0535-07
摘要:
采用一种Euler算法和Lagrange算法相结合的有限差分算法计算地下空腔解耦爆炸。对腔内气体,采用Euler网格,对腔外岩石,采用Lagrange网格,对不同半径的空腔爆炸引起的远场应力波和震源函数开展了数值模拟,重点分析了空腔尺度对震源函数的影响。结果表明,空腔增大会降低远场应力波峰值、地下爆炸的耦合强度和震源函数稳态值,但拐角频率随空腔的增大而增大。
SnAgCu焊料的动态力学性能
罗斌强, 胡时胜
2009, 29(5): 542-545. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0542-04
摘要:
对SnAgCu焊锡材料在应变率0.001、600、1 200、1 800 s-1下的拉伸和压缩力学性能进行了测试,得到了不同应变率下的应力应变曲线。结果表明,该材料不仅具有明显的应变率效应,而且其动、静态的塑性硬化模量差异很大。金相分析显示:准静态压缩时,塑性变形主要由晶粒的转动、变形和晶界的滑移控制;而动态压缩时,可观察到材料内部的枝状晶粒被折断为大量次级晶枝,呈现出明显不同于准静态情况下的变形机制。
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
摘要:
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。
亚微米级型CL-20的制备、表征与性能
王保国, 陈亚芳, 张景林, 高敏
2009, 29(5): 550-554. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0550-05
摘要:
采用超临界气体抗溶剂(gas anti-solvent, GAS)技术制备了平均粒径为721.9 nm的亚微米级型六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20),应用傅立叶变换红外光谱(Fourier translation infrared spectrum, FT-IR),对亚微米级CL-20的晶型进行了鉴别,并进行了小隔板试验、撞击感度和爆发点测试。研究结果表明,细化后的亚微米级型CL-20冲击波感度的隔板厚度降低了58.6%,撞击感度的特性落高提高了84.1%,而爆发点保持不变。
侵彻过载测试信号的数据处理方法
黄家蓉, 刘瑞朝, 何翔, 孙桂娟, 徐鹏
2009, 29(5): 555-560. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0555-06
摘要:
研究了实测侵彻过载数据分析处理方法,提出了对试验弹及测试装置进行模态分析和实测数据频谱分析相结合的方法,选择低通滤波截止频率对测试数据进行滤波,获得相应的刚体过载。用该方法对实测数据进行分析处理得到的刚体过载与柱形空腔膨胀理论(CCET)计算结果吻合较好;对滤波后的刚体过载进行积分得到的弹体侵彻速度和位移与实测结果吻合较好。