2018年 38卷 第6期
2018, 38(6): 1181-1188.
doi: 10.11883/bzycj-2018-0014
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摘要:
为了在实验室条件下简洁、高效地获得与实际相符的膛压曲线，进而开展典型结构和材料膛压载荷响应特性研究，提出了压力舱内发射药燃烧同时发射药气体由排气件排出的膛压模拟装置。结合发射药燃烧理论和等熵流动模型，建立了排气式膛压模拟过程的数学模型。基于理想气体假设，利用Fluent软件模拟泄压过程质量流量规律，并与理论结果对比，确定了流量系数。分别根据76和155 mm火炮膛压曲线特点及小型化设计原则，对模拟装置性能参数进行了优化设计。优化结果表明，获得的压力曲线的增压速率和降压速率基本满足要求，峰值压力达...
为了在实验室条件下简洁、高效地获得与实际相符的膛压曲线，进而开展典型结构和材料膛压载荷响应特性研究，提出了压力舱内发射药燃烧同时发射药气体由排气件排出的膛压模拟装置。结合发射药燃烧理论和等熵流动模型，建立了排气式膛压模拟过程的数学模型。基于理想气体假设，利用Fluent软件模拟泄压过程质量流量规律，并与理论结果对比，确定了流量系数。分别根据76和155 mm火炮膛压曲线特点及小型化设计原则，对模拟装置性能参数进行了优化设计。优化结果表明，获得的压力曲线的增压速率和降压速率基本满足要求，峰值压力达...
2018, 38(6): 1189-1199.
doi: 10.11883/bzycj-2018-0115
摘要:
用高速摄像拍摄了90°锥头弹丸低速入水的空泡形态演变过程，全面讨论了不同入水冲击速度下空泡的闭合方式及其演变过程，分析了空泡闭合时间、闭合点水深和弹头空泡长度随入水速度的变化规律以及不同水深位置空泡直径的变化规律；研究了水幕闭合和近液面空泡收缩上升所形成的射流现象及其相互耦合作用过程，探讨了空泡深闭合后其壁面波动规律。结果表明：随着入水速度的增加，空泡分别发生准静态闭合、浅闭合、深闭合和表面闭合，每种闭合方式对应的一个速度区间；弹头产生空泡的临界入水速度为0.657 m/s；不同水深位置的空泡直...
用高速摄像拍摄了90°锥头弹丸低速入水的空泡形态演变过程，全面讨论了不同入水冲击速度下空泡的闭合方式及其演变过程，分析了空泡闭合时间、闭合点水深和弹头空泡长度随入水速度的变化规律以及不同水深位置空泡直径的变化规律；研究了水幕闭合和近液面空泡收缩上升所形成的射流现象及其相互耦合作用过程，探讨了空泡深闭合后其壁面波动规律。结果表明：随着入水速度的增加，空泡分别发生准静态闭合、浅闭合、深闭合和表面闭合，每种闭合方式对应的一个速度区间；弹头产生空泡的临界入水速度为0.657 m/s；不同水深位置的空泡直...
2018, 38(6): 1200-1217.
doi: 10.11883/bzycj-2018-0173
摘要:
目前正在研制的超高速动能武器对地打击速度达(5~15)马赫左右, 具有侵彻机理独特, 毁伤效应倍增的特点, 现有理论难以准确描述。本文系统总结了侵爆近区岩石介质的动态可压缩性行为, 发现(5~15)马赫超高速弹侵彻近区岩石介质介于流体和固体弹塑性之间的内摩擦侧限压力状态, 创新提出流体弹塑性内摩擦侵彻理论模型, 填补了低应力弹塑区到高应力流体区之间的应力状态表征空区, 首次获得随弹体侵速变化的弹靶相互作用全过程阻抗演变公式, 界定了钻地弹固体侵彻、拟流体侵彻和流体侵彻的最小动能阈值, 系统提出了...
目前正在研制的超高速动能武器对地打击速度达(5~15)马赫左右, 具有侵彻机理独特, 毁伤效应倍增的特点, 现有理论难以准确描述。本文系统总结了侵爆近区岩石介质的动态可压缩性行为, 发现(5~15)马赫超高速弹侵彻近区岩石介质介于流体和固体弹塑性之间的内摩擦侧限压力状态, 创新提出流体弹塑性内摩擦侵彻理论模型, 填补了低应力弹塑区到高应力流体区之间的应力状态表征空区, 首次获得随弹体侵速变化的弹靶相互作用全过程阻抗演变公式, 界定了钻地弹固体侵彻、拟流体侵彻和流体侵彻的最小动能阈值, 系统提出了...
2018, 38(6): 1218-1230.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0122
摘要:
针对平台圆环构型的优点, 提出偏心圆孔单裂纹平台圆盘(cracked eccentrically holed flattened disc, CEHFD), 该试样具有更长的断裂路径。利用霍普金森压杆加载系统, 径向冲击CEHFD试样, 完成Ⅰ型动态断裂实验。砂岩试样表面粘贴应变片和裂纹扩展计, 用于监测裂纹动态起裂、扩展和止裂的全过程。实验表明, 在整个断裂过程中, 裂纹非匀速扩展, 裂纹扩展速度在裂纹起裂后加速上升, 在裂纹止裂前有明显的减速, 与地震时断层的动态破裂全过程完全吻合。采用实验...
针对平台圆环构型的优点, 提出偏心圆孔单裂纹平台圆盘(cracked eccentrically holed flattened disc, CEHFD), 该试样具有更长的断裂路径。利用霍普金森压杆加载系统, 径向冲击CEHFD试样, 完成Ⅰ型动态断裂实验。砂岩试样表面粘贴应变片和裂纹扩展计, 用于监测裂纹动态起裂、扩展和止裂的全过程。实验表明, 在整个断裂过程中, 裂纹非匀速扩展, 裂纹扩展速度在裂纹起裂后加速上升, 在裂纹止裂前有明显的减速, 与地震时断层的动态破裂全过程完全吻合。采用实验...
2018, 38(6): 1231-1240.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0413
摘要:
在综合考虑弹体结构稳定性及截面比动能的前提下, 提出一种介于尖卵形弹体及尖锥形弹体间的头部对称刻槽弹体, 以期达到提高侵彻深度的目的。以尖卵形弹体侵彻深度为基准, 开展头部对称刻槽弹体侵彻半无限厚铝合金靶实验。在此基础上, 推导得到可描述头部对称刻槽弹体侵彻2A12铝合金靶过程的局部相互作用模型。同时, 结合头部对称刻槽弹体侵彻后靶体破坏现象, 提出适用于头部对称刻槽弹体的靶体响应力, 进而确立头部对称刻槽弹体的侵彻深度模型。实验结果与理论计算表明, 头部对称刻槽弹体具有相对于尖卵形弹体更好的侵...
在综合考虑弹体结构稳定性及截面比动能的前提下, 提出一种介于尖卵形弹体及尖锥形弹体间的头部对称刻槽弹体, 以期达到提高侵彻深度的目的。以尖卵形弹体侵彻深度为基准, 开展头部对称刻槽弹体侵彻半无限厚铝合金靶实验。在此基础上, 推导得到可描述头部对称刻槽弹体侵彻2A12铝合金靶过程的局部相互作用模型。同时, 结合头部对称刻槽弹体侵彻后靶体破坏现象, 提出适用于头部对称刻槽弹体的靶体响应力, 进而确立头部对称刻槽弹体的侵彻深度模型。实验结果与理论计算表明, 头部对称刻槽弹体具有相对于尖卵形弹体更好的侵...
2018, 38(6): 1241-1246.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0154
摘要:
将战斗部简化为带钢壳和垫层的炸药组件，用3种不同厚度的材料作垫层，利用非线性有限元软件AUTODYN对高速破片侵彻、引爆带壳炸药的作用过程进行了数值模拟，得到了高速破片冲击起爆带壳带垫层炸药的波后压力剖面。对不同厚度多种材料作为垫层时带壳炸药的冲击到爆轰距离进行了对比分析，结果表明，通过控制垫层的材料和厚度，可以对破片冲击起爆带壳炸药进行有效抑制。研究结果对战斗部破片起爆的防护设计具有指导意义。
将战斗部简化为带钢壳和垫层的炸药组件，用3种不同厚度的材料作垫层，利用非线性有限元软件AUTODYN对高速破片侵彻、引爆带壳炸药的作用过程进行了数值模拟，得到了高速破片冲击起爆带壳带垫层炸药的波后压力剖面。对不同厚度多种材料作为垫层时带壳炸药的冲击到爆轰距离进行了对比分析，结果表明，通过控制垫层的材料和厚度，可以对破片冲击起爆带壳炸药进行有效抑制。研究结果对战斗部破片起爆的防护设计具有指导意义。
2018, 38(6): 1247-1254.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0132
摘要:
为了探寻更加合理的构型试件来研究纯Ⅰ型裂纹在冲击荷载下的起裂及扩展行为, 提出一种新构型试件, 即双倾斜底边中心裂纹试件(double inclined bottom central cracked, DIBCC)。借助于中低速落锤式冲击实验装置进行冲击实验, 通过应力波来使试件内预制裂纹起裂并扩展, 同时利用应变片测试系统监测裂纹起裂时刻, 并采用AUTODYN有限差分软件对实验过程进行数值模拟, 最后计算裂纹的动态应力强度因子, 利用实验测得的起裂时刻, 确定试件的起裂韧度。结果表明:(1)...
为了探寻更加合理的构型试件来研究纯Ⅰ型裂纹在冲击荷载下的起裂及扩展行为, 提出一种新构型试件, 即双倾斜底边中心裂纹试件(double inclined bottom central cracked, DIBCC)。借助于中低速落锤式冲击实验装置进行冲击实验, 通过应力波来使试件内预制裂纹起裂并扩展, 同时利用应变片测试系统监测裂纹起裂时刻, 并采用AUTODYN有限差分软件对实验过程进行数值模拟, 最后计算裂纹的动态应力强度因子, 利用实验测得的起裂时刻, 确定试件的起裂韧度。结果表明:(1)...
2018, 38(6): 1255-1261.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0219
摘要:
为了研究HTPB推进剂在冲击载荷下的能量耗散规律，结合分离式霍普金森压杆(SHPB)搭建了红外测温系统。该系统响应速度快，可同步获取冲击实验中HTPB推进剂表面的温度变化。结果表明，HTPB推进剂受载后表现出黏-超弹特性，并且在高速变形中试件经历了温度的显著升高。在黏-超弹性本构模型的基础上引入温度项，考虑了热软化效应，更加准确地描述了HTPB推进剂在高应变率变形下的热力学响应，可对复合固体推进剂在冲击载荷下的热力耦合分析提供参考。
为了研究HTPB推进剂在冲击载荷下的能量耗散规律，结合分离式霍普金森压杆(SHPB)搭建了红外测温系统。该系统响应速度快，可同步获取冲击实验中HTPB推进剂表面的温度变化。结果表明，HTPB推进剂受载后表现出黏-超弹特性，并且在高速变形中试件经历了温度的显著升高。在黏-超弹性本构模型的基础上引入温度项，考虑了热软化效应，更加准确地描述了HTPB推进剂在高应变率变形下的热力学响应，可对复合固体推进剂在冲击载荷下的热力耦合分析提供参考。
2018, 38(6): 1262-1270.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0179
摘要:
开展了11组南海钙质砂和福建石英砂的分离式霍普金森压杆（SHPB）实验，试样相对密实度为90%，厚度分别为10、30和50 mm，得到了冲击荷载下钙质砂和石英砂的应变率时程曲线、应变时程曲线和应力应变关系。实验结果表明：通过严格装样技术可以减小实验设备产生的误差，改变试样厚度、子弹长度、整形器等是实现钙质砂应力平衡和恒应变率的主要手段。在相同的密实度和加载条件下，钙质砂的体积模量和剪切模量约为石英砂的10%，压缩强度和抗剪强度约为石英砂的30%。冲击荷载作用下钙质砂的动态力学性能与石英砂存在较大...
开展了11组南海钙质砂和福建石英砂的分离式霍普金森压杆（SHPB）实验，试样相对密实度为90%，厚度分别为10、30和50 mm，得到了冲击荷载下钙质砂和石英砂的应变率时程曲线、应变时程曲线和应力应变关系。实验结果表明：通过严格装样技术可以减小实验设备产生的误差，改变试样厚度、子弹长度、整形器等是实现钙质砂应力平衡和恒应变率的主要手段。在相同的密实度和加载条件下，钙质砂的体积模量和剪切模量约为石英砂的10%，压缩强度和抗剪强度约为石英砂的30%。冲击荷载作用下钙质砂的动态力学性能与石英砂存在较大...
2018, 38(6): 1271-1277.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0201
摘要:
岩体是复杂的等级构造地质体，本文中假设岩体构造符合Sadovsky院士块系构造等级学说，即岩体中存在稳定的不变量λ和μ△，从而采用简化的分析模型研究构成岩体的岩块在爆炸地冲击扰动作用下的平动和转动，指出Kocharyan激活块体尺度计算式中忽略的条件，重新推导给出了大规模地下爆炸诱发远区局部不可逆位移计算公式。
岩体是复杂的等级构造地质体，本文中假设岩体构造符合Sadovsky院士块系构造等级学说，即岩体中存在稳定的不变量λ和μ△，从而采用简化的分析模型研究构成岩体的岩块在爆炸地冲击扰动作用下的平动和转动，指出Kocharyan激活块体尺度计算式中忽略的条件，重新推导给出了大规模地下爆炸诱发远区局部不可逆位移计算公式。
2018, 38(6): 1278-1285.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0210
摘要:
采用理论计算、数值模拟与实验相结合的方法，研究了直径5.7 mm、长6.7 mm的圆柱形破片以800~1 200 m/s的速度撞击2~10 mm厚铝靶时的跳飞特性。建立了破片斜侵彻有限厚靶板的跳飞临界角理论模型，计算得到破片跳飞临界角与破片入射速度、靶板厚度的关系，并与模拟值、实验值对比，三者吻合较好。结果表明：破片撞靶速度相同时，随着靶板厚度的增加，破片的跳飞临界角减小。靶板厚度相同的情况下，在所计算的速度范围内，入射速度越大，破片跳飞临界角越大。速度在800~1 200 m/s时，破片撞击2...
采用理论计算、数值模拟与实验相结合的方法，研究了直径5.7 mm、长6.7 mm的圆柱形破片以800~1 200 m/s的速度撞击2~10 mm厚铝靶时的跳飞特性。建立了破片斜侵彻有限厚靶板的跳飞临界角理论模型，计算得到破片跳飞临界角与破片入射速度、靶板厚度的关系，并与模拟值、实验值对比，三者吻合较好。结果表明：破片撞靶速度相同时，随着靶板厚度的增加，破片的跳飞临界角减小。靶板厚度相同的情况下，在所计算的速度范围内，入射速度越大，破片跳飞临界角越大。速度在800~1 200 m/s时，破片撞击2...
2018, 38(6): 1286-1394.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0215
摘要:
采用WALE模型和Zimont预混火焰模型对内置圆孔障碍物油气泄压爆炸火焰特性进行了大涡模拟，并将大涡模拟计算结果和RNG k-ε湍流模型计算结果以及实验结果进行对比分析，验证了大涡模拟的精确性。结果表明：（1）大涡模拟在预测油气爆炸超压、火焰传播速度以及火焰形态变化等方面比RNG k-ε湍流模型精确度更高，且能表现出更多流场的精细化结构；（2）障碍物诱导管道内形成湍流度较高的流场区域，导致火焰产生褶皱弯曲变形，增大火焰面积，加速火焰传播；（3）爆炸超压、火焰传播速度和火焰面积内在联系密切，具有...
采用WALE模型和Zimont预混火焰模型对内置圆孔障碍物油气泄压爆炸火焰特性进行了大涡模拟，并将大涡模拟计算结果和RNG k-ε湍流模型计算结果以及实验结果进行对比分析，验证了大涡模拟的精确性。结果表明：（1）大涡模拟在预测油气爆炸超压、火焰传播速度以及火焰形态变化等方面比RNG k-ε湍流模型精确度更高，且能表现出更多流场的精细化结构；（2）障碍物诱导管道内形成湍流度较高的流场区域，导致火焰产生褶皱弯曲变形，增大火焰面积，加速火焰传播；（3）爆炸超压、火焰传播速度和火焰面积内在联系密切，具有...
2018, 38(6): 1295-1302.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0197
摘要:
化工园区内，容器爆炸事故易引发多米诺效应，产生的碎片击中临近目标设备或装置可能造成事故后果升级。通过开展尖头碎片撞击小尺寸储罐模拟实验，得到了不同轴向撞击角的尖头碎片撞击不同壁厚小尺寸储罐的穿透形貌、穿透能量以及穿孔直径。结果表明：（1）尖头碎片以0°轴向撞击角穿透罐壁形成的穿孔正面近似圆形，以15°、30°及45°轴向撞击角撞击形成的穿孔正面近似椭圆形且有2个条形翻边，穿孔背面均呈现花瓣型开裂；（2）轴向撞击角越大，壁厚越大，所需的穿透能量越大；（3）轴向撞击角与壁厚对穿孔轴向直径影响显著，但...
化工园区内，容器爆炸事故易引发多米诺效应，产生的碎片击中临近目标设备或装置可能造成事故后果升级。通过开展尖头碎片撞击小尺寸储罐模拟实验，得到了不同轴向撞击角的尖头碎片撞击不同壁厚小尺寸储罐的穿透形貌、穿透能量以及穿孔直径。结果表明：（1）尖头碎片以0°轴向撞击角穿透罐壁形成的穿孔正面近似圆形，以15°、30°及45°轴向撞击角撞击形成的穿孔正面近似椭圆形且有2个条形翻边，穿孔背面均呈现花瓣型开裂；（2）轴向撞击角越大，壁厚越大，所需的穿透能量越大；（3）轴向撞击角与壁厚对穿孔轴向直径影响显著，但...
2018, 38(6): 1303-1309.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0185
摘要:
针对军事上使用的碳氢燃料C5-C6，借助自行设计的立式爆轰管装置，通过改变管体内初始环境温度和压力，研究当温度低于常温，压力小于一个大气压时此种碳氢燃料的爆轰性能，得到爆轰参数分别随初始温度和初始压力变化的规律，并将实验数据与常温常压条件下的数据相对比。结果表明：在常温条件下，环境初始温度对燃料爆轰参数的影响远小于初始压力的影响，当环境初始压力下降至常压的一半时，燃料的爆轰状态接近临界爆轰状态。研究成果可为云爆武器在高原条件下使用的性能预计提供实验数据补充和支持。
针对军事上使用的碳氢燃料C5-C6，借助自行设计的立式爆轰管装置，通过改变管体内初始环境温度和压力，研究当温度低于常温，压力小于一个大气压时此种碳氢燃料的爆轰性能，得到爆轰参数分别随初始温度和初始压力变化的规律，并将实验数据与常温常压条件下的数据相对比。结果表明：在常温条件下，环境初始温度对燃料爆轰参数的影响远小于初始压力的影响，当环境初始压力下降至常压的一半时，燃料的爆轰状态接近临界爆轰状态。研究成果可为云爆武器在高原条件下使用的性能预计提供实验数据补充和支持。
2018, 38(6): 1310-1316.
doi: 10.11883/bzycj-2018-0049
摘要:
利用分离式Hopkinson压杆作为加载系统，借助超高速数字图像相关性分析方法，发展了长杆试件拉氏反分析实验技术，并用于研究脆性材料在小变形条件下的动态本构特性。通过超高速相机实时拍摄冲击加载下长杆试件变形的散斑图像，再对散斑图像进行数字图像相关性（digital image correlation，DIC）分析，获得长杆试件表面速度场和应变场。随后，以脆性材料PMMA（polymethyl methacrylate）为例，从DIC分析得到的速度场中提取出不同拉格朗日位置上质点速度时程曲线，构建...
利用分离式Hopkinson压杆作为加载系统，借助超高速数字图像相关性分析方法，发展了长杆试件拉氏反分析实验技术，并用于研究脆性材料在小变形条件下的动态本构特性。通过超高速相机实时拍摄冲击加载下长杆试件变形的散斑图像，再对散斑图像进行数字图像相关性（digital image correlation，DIC）分析，获得长杆试件表面速度场和应变场。随后，以脆性材料PMMA（polymethyl methacrylate）为例，从DIC分析得到的速度场中提取出不同拉格朗日位置上质点速度时程曲线，构建...
2018, 38(6): 1317-1324.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0181
摘要:
采用SPH算法，基于AUTODYN-2D开展了钨杆弹对4种"花岗岩遮弹层-（空气）干砂分配层-混凝土结构层"形式的成层式防护结构的超高速打击数值计算分析，得到了结构的破坏特征和能量分配情况。结果表明：（1）增加打击速度会加剧遮弹层和分配层的破坏程度，但在一定速度区间内结构层的侵彻深度反而随着打击速度的增加而减小；（2）结构层的能量分配比例具有随着撞击速度增加而减小的趋势，这可以初步归结为竖向冲击动能在遮弹层和分配层的横向传递；（3）一定条件下，通过增加空气隔层可以减小结构层的侵彻深度、结构层分配...
采用SPH算法，基于AUTODYN-2D开展了钨杆弹对4种"花岗岩遮弹层-（空气）干砂分配层-混凝土结构层"形式的成层式防护结构的超高速打击数值计算分析，得到了结构的破坏特征和能量分配情况。结果表明：（1）增加打击速度会加剧遮弹层和分配层的破坏程度，但在一定速度区间内结构层的侵彻深度反而随着打击速度的增加而减小；（2）结构层的能量分配比例具有随着撞击速度增加而减小的趋势，这可以初步归结为竖向冲击动能在遮弹层和分配层的横向传递；（3）一定条件下，通过增加空气隔层可以减小结构层的侵彻深度、结构层分配...
2018, 38(6): 1325-1332.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0163
摘要:
使用Instron材料试验机、霍普金森拉杆（SHTB）对Q235钢试件进行了不同温度下的准静态和动态拉伸实验，研究了温度、应变率及应力三轴度对Q235钢失效应变的影响，结果表明：Q235钢失效应变随温度的升高而增加，随应变率的增加而减小，随应力三轴度的增加先减小后增加再减小。基于实验结果对Q235钢J-C失效模型中的温度项进行了修正，并结合数值模拟提出了基于J-C失效模型的应力三轴度三分段式失效准则，通过Taylor撞击实验和数值模拟对给出的模型相关参量进行了验证，实验与模拟结果吻合较好。
使用Instron材料试验机、霍普金森拉杆（SHTB）对Q235钢试件进行了不同温度下的准静态和动态拉伸实验，研究了温度、应变率及应力三轴度对Q235钢失效应变的影响，结果表明：Q235钢失效应变随温度的升高而增加，随应变率的增加而减小，随应力三轴度的增加先减小后增加再减小。基于实验结果对Q235钢J-C失效模型中的温度项进行了修正，并结合数值模拟提出了基于J-C失效模型的应力三轴度三分段式失效准则，通过Taylor撞击实验和数值模拟对给出的模型相关参量进行了验证，实验与模拟结果吻合较好。
2018, 38(6): 1333-1343.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0144
摘要:
针对当前地下爆炸物理模型实验无法模拟大当量地下爆炸抛掷弹坑和疏松鼓包现象的难题，基于相似理论，采用地下爆炸效应真空室模型实验方法，研制了考虑重力影响的大当量地下爆炸效应模拟实验装置。整套装置由容器罐体、快开门密闭机构、爆源系统、真空泵组、量测控制系统等组成，提出的新型爆源模拟装置可以实现精确起爆控制。该装置可模拟0.1~100 kt TNT、埋深20~400 m范围内不同比尺的地下核爆炸成坑和隆起实验，同时也能够模拟不同装药配置方案、不同地质条件下的大当量地下浅埋化爆抛掷实验。典型的核爆抛掷成坑...
针对当前地下爆炸物理模型实验无法模拟大当量地下爆炸抛掷弹坑和疏松鼓包现象的难题，基于相似理论，采用地下爆炸效应真空室模型实验方法，研制了考虑重力影响的大当量地下爆炸效应模拟实验装置。整套装置由容器罐体、快开门密闭机构、爆源系统、真空泵组、量测控制系统等组成，提出的新型爆源模拟装置可以实现精确起爆控制。该装置可模拟0.1~100 kt TNT、埋深20~400 m范围内不同比尺的地下核爆炸成坑和隆起实验，同时也能够模拟不同装药配置方案、不同地质条件下的大当量地下浅埋化爆抛掷实验。典型的核爆抛掷成坑...
2018, 38(6): 1344-1352.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0142
摘要:
采用复变函数法，结合"保角映射"技术及Green函数法，研究SH波作用下半空间内含有部分脱胶的椭圆夹杂以及圆形孔洞的散射问题。首先，利用"保角映射"技术将椭圆夹杂映射为圆夹杂，求出散射波位移场，同时，利用Green函数法与"虚设点源"的方法，求出半空间内椭圆夹杂以及圆孔的位移及应力场；然后，根据椭圆夹杂周围位移、应力连续、圆孔周围应力自由的边界条件，建立无穷线性代数方程组，求解出波函数中的未知系数；最后，在脱胶部分施加大小相等、方向相反的应力，构造出"脱胶模型"，得到半空间内含有部分脱胶的椭圆夹...
采用复变函数法，结合"保角映射"技术及Green函数法，研究SH波作用下半空间内含有部分脱胶的椭圆夹杂以及圆形孔洞的散射问题。首先，利用"保角映射"技术将椭圆夹杂映射为圆夹杂，求出散射波位移场，同时，利用Green函数法与"虚设点源"的方法，求出半空间内椭圆夹杂以及圆孔的位移及应力场；然后，根据椭圆夹杂周围位移、应力连续、圆孔周围应力自由的边界条件，建立无穷线性代数方程组，求解出波函数中的未知系数；最后，在脱胶部分施加大小相等、方向相反的应力，构造出"脱胶模型"，得到半空间内含有部分脱胶的椭圆夹...
2018, 38(6): 1353-1363.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0131
摘要:
利用SHPB岩石动静组合加载实验系统，研究在不同轴压水平下围压以1 MPa/s速率卸载至预加值50%时矽卡岩受频繁冲击作用的动态变形模量变化规律。实验结果表明：高轴压促使岩石内部微裂纹萌发与扩展，降低了岩石抵抗外部冲击的能力。围压的侧向约束阻碍岩石内部裂纹的横向扩展，但在围压卸载时会加剧岩石内部的损伤，这是由于高轴压下，围压卸载导致岩石内部应力重新分布。轴压与围压卸载共同影响着冲击作用下的岩石动态变形模量，通过岩样在冲击荷载下的能量耗散分析岩石动态变形模量的变化规律，有助于了解深部岩体开挖的破坏...
利用SHPB岩石动静组合加载实验系统，研究在不同轴压水平下围压以1 MPa/s速率卸载至预加值50%时矽卡岩受频繁冲击作用的动态变形模量变化规律。实验结果表明：高轴压促使岩石内部微裂纹萌发与扩展，降低了岩石抵抗外部冲击的能力。围压的侧向约束阻碍岩石内部裂纹的横向扩展，但在围压卸载时会加剧岩石内部的损伤，这是由于高轴压下，围压卸载导致岩石内部应力重新分布。轴压与围压卸载共同影响着冲击作用下的岩石动态变形模量，通过岩样在冲击荷载下的能量耗散分析岩石动态变形模量的变化规律，有助于了解深部岩体开挖的破坏...
2018, 38(6): 1364-1371.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0123
摘要:
为研究细观混凝土靶的侵彻规律，采用LS-DYNA软件对刚性弹丸侵彻两相混凝土靶进行了数值模拟。结果表明，影响靶板抗侵彻能力的主要因素是砂浆种类、粗骨料种类和粗骨料体积分数；混凝土靶中的砂浆与对应的砂浆靶中的砂浆产生的阻力接近；混凝土靶中的粗骨料产生的阻力远低于对应的岩石靶中的岩石。通过扩展Forrestal阻力方程，建立了细观混凝土侵彻深度模型，模型和数值模拟一致性很好。
为研究细观混凝土靶的侵彻规律，采用LS-DYNA软件对刚性弹丸侵彻两相混凝土靶进行了数值模拟。结果表明，影响靶板抗侵彻能力的主要因素是砂浆种类、粗骨料种类和粗骨料体积分数；混凝土靶中的砂浆与对应的砂浆靶中的砂浆产生的阻力接近；混凝土靶中的粗骨料产生的阻力远低于对应的岩石靶中的岩石。通过扩展Forrestal阻力方程，建立了细观混凝土侵彻深度模型，模型和数值模拟一致性很好。
2018, 38(6): 1372-1377.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0127
摘要:
通过对裸炸药和带壳战斗部在无限水域中水下爆炸的实验研究，对比分析了炸药的冲击波峰值压力、比冲击波能、比气泡能、总比能量及相对比总能量等爆炸特性参数。结果表明：不同装药爆炸后峰值压力从大到小分别是热塑梯黑铝、熔梯黑铝、复合PBX、TNT，其他对比参数从大到小分别是复合PBX、熔梯黑铝、热塑梯黑铝、TNT；带壳战斗部爆炸后比冲击波能、比气泡能、总比能量相对裸炸药均有不同程度的下降，其中总比能量分别比裸炸药减少25%、21%、15%和15%；战斗部壳体对水中兵器爆炸的比冲击波能、比气泡能及总比能量的影...
通过对裸炸药和带壳战斗部在无限水域中水下爆炸的实验研究，对比分析了炸药的冲击波峰值压力、比冲击波能、比气泡能、总比能量及相对比总能量等爆炸特性参数。结果表明：不同装药爆炸后峰值压力从大到小分别是热塑梯黑铝、熔梯黑铝、复合PBX、TNT，其他对比参数从大到小分别是复合PBX、熔梯黑铝、热塑梯黑铝、TNT；带壳战斗部爆炸后比冲击波能、比气泡能、总比能量相对裸炸药均有不同程度的下降，其中总比能量分别比裸炸药减少25%、21%、15%和15%；战斗部壳体对水中兵器爆炸的比冲击波能、比气泡能及总比能量的影...
2018, 38(6): 1378-1385.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0125
摘要:
基于经实验校核的非线性有限元模型，对受横向冲击作用的H形钢梁进行了有限元分析。设计不同宽厚比组配的H形钢梁，分析H形钢梁跨中受横向冲击的动态响应和应力发展过程，并研究宽厚比对H形钢梁抗冲击性能的影响，重点讨论了腹板厚度、翼缘厚度对冲击力平台值和峰值以及耗能的影响。分析结果表明，两端铰接H形钢梁在跨中受冲击载荷作用下的变形模式主要为弯曲变形。相同冲击能量下，冲击力平台值主要受翼缘厚度的影响，冲击力峰值主要受腹板厚度的影响。翼缘厚度对钢梁抗冲击性能的影响要大于腹板厚度。本研究可为不同宽厚比H形钢梁的...
基于经实验校核的非线性有限元模型，对受横向冲击作用的H形钢梁进行了有限元分析。设计不同宽厚比组配的H形钢梁，分析H形钢梁跨中受横向冲击的动态响应和应力发展过程，并研究宽厚比对H形钢梁抗冲击性能的影响，重点讨论了腹板厚度、翼缘厚度对冲击力平台值和峰值以及耗能的影响。分析结果表明，两端铰接H形钢梁在跨中受冲击载荷作用下的变形模式主要为弯曲变形。相同冲击能量下，冲击力平台值主要受翼缘厚度的影响，冲击力峰值主要受腹板厚度的影响。翼缘厚度对钢梁抗冲击性能的影响要大于腹板厚度。本研究可为不同宽厚比H形钢梁的...
2018, 38(6): 1386-1393.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0130
摘要:
对一种新型非断裂式膨胀管分离装置进行了静力承载及分离冲击动响应分析。根据静力承载分析，获得了其啮合齿倾角与承压能力间的关系，结果显示，当接触面摩擦因数恒定时，非断裂式膨胀管分离装置的承压能力与啮合齿倾角大小呈反比，且可靠承压的临界啮合角为啮合齿自锁角。同时，根据动力响应分析，获得了非断裂式膨胀管分离装置在不同啮合齿倾角情况下的分离冲击响应，并与常规膨胀管分离装置的分离冲击响应进行了对比，结果显示，所分析的两种具有不同啮合齿倾角的非断裂式膨胀管分离装置具有比常规膨胀管分离装置更小的可靠分离内压，并...
对一种新型非断裂式膨胀管分离装置进行了静力承载及分离冲击动响应分析。根据静力承载分析，获得了其啮合齿倾角与承压能力间的关系，结果显示，当接触面摩擦因数恒定时，非断裂式膨胀管分离装置的承压能力与啮合齿倾角大小呈反比，且可靠承压的临界啮合角为啮合齿自锁角。同时，根据动力响应分析，获得了非断裂式膨胀管分离装置在不同啮合齿倾角情况下的分离冲击响应，并与常规膨胀管分离装置的分离冲击响应进行了对比，结果显示，所分析的两种具有不同啮合齿倾角的非断裂式膨胀管分离装置具有比常规膨胀管分离装置更小的可靠分离内压，并...
2018, 38(6): 1394-1403.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0128
摘要:
针对既有大型储油罐近区基础爆破开挖中的安全问题，采用ANSYS/LS-DYNA的隐式-显式顺序求解方法，结合流固耦合算法，研究了爆破振动下大型储油罐的动力响应规律。分析了罐壁不同位置的质点振速，由于质点振速分布情况较为复杂，不宜用局部质点振速判断罐壁危险点；总结了罐壁上应力的分布规律，结果显示爆破振动对储油罐的影响主要集中在迎爆侧下部，且在罐壁迎爆侧高度为3 m左右的位置最易发生象足屈曲；分析了不同频率爆破振动作用下满载储罐罐壁的质点振速，结果表明在爆破振动主频范围内，载荷频率远大于储罐固有频率...
针对既有大型储油罐近区基础爆破开挖中的安全问题，采用ANSYS/LS-DYNA的隐式-显式顺序求解方法，结合流固耦合算法，研究了爆破振动下大型储油罐的动力响应规律。分析了罐壁不同位置的质点振速，由于质点振速分布情况较为复杂，不宜用局部质点振速判断罐壁危险点；总结了罐壁上应力的分布规律，结果显示爆破振动对储油罐的影响主要集中在迎爆侧下部，且在罐壁迎爆侧高度为3 m左右的位置最易发生象足屈曲；分析了不同频率爆破振动作用下满载储罐罐壁的质点振速，结果表明在爆破振动主频范围内，载荷频率远大于储罐固有频率...
2018, 38(6): 1404-1411.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0160
摘要:
为使弹道模型更好地模拟弹头侵彻明胶的运动规律，从而有助于揭示弹头对人体组织的致伤机理，以弹头水平位移、竖直位移、侧向位移、俯仰角以及偏航角理论值的均方根误差作为目标函数组，以弹头的待定初始运动参数和弹道模型的待定力学系数作为优化变量，通过Gamultiobj多目标遗传算法获得了的优化变量的Pareto解集，并通过TOPSIS综合分析方法获得了Pareto解集的最优解。研究结果表明该方法能够快速获得可信性较强的最优解，使最优解能较好地模拟7.62 mm步枪弹侵彻明胶的运动过程。
为使弹道模型更好地模拟弹头侵彻明胶的运动规律，从而有助于揭示弹头对人体组织的致伤机理，以弹头水平位移、竖直位移、侧向位移、俯仰角以及偏航角理论值的均方根误差作为目标函数组，以弹头的待定初始运动参数和弹道模型的待定力学系数作为优化变量，通过Gamultiobj多目标遗传算法获得了的优化变量的Pareto解集，并通过TOPSIS综合分析方法获得了Pareto解集的最优解。研究结果表明该方法能够快速获得可信性较强的最优解，使最优解能较好地模拟7.62 mm步枪弹侵彻明胶的运动过程。
2018, 38(6): 1412-1418.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0188
摘要:
为研究液压水锤效应拖拽阶段的气腔特性，利用数值模拟与实验相结合的方法对破片撞击充液容器的过程进行研究，并分析了破片撞击速度和液体介质对液压水锤效应拖拽阶段气腔的影响。结果表明：破片撞击充液容器时，在液体中形成的气腔形状为圆锥形，其最大直径和长度随破片的运动逐渐增大，气腔长径比最终趋于一稳定变化区域，约在3.8~3.9之间；气腔最大直径随着破片撞击速度的增大而增大；柴油介质中形成气腔的最大直径和长径比变化规律与水介质中形成的相同，气腔长径比最终在4.25左右浮动，柴油介质中形成气腔的最大直径和长径...
为研究液压水锤效应拖拽阶段的气腔特性，利用数值模拟与实验相结合的方法对破片撞击充液容器的过程进行研究，并分析了破片撞击速度和液体介质对液压水锤效应拖拽阶段气腔的影响。结果表明：破片撞击充液容器时，在液体中形成的气腔形状为圆锥形，其最大直径和长度随破片的运动逐渐增大，气腔长径比最终趋于一稳定变化区域，约在3.8~3.9之间；气腔最大直径随着破片撞击速度的增大而增大；柴油介质中形成气腔的最大直径和长径比变化规律与水介质中形成的相同，气腔长径比最终在4.25左右浮动，柴油介质中形成气腔的最大直径和长径...
2018, 38(6): 1419-1428.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0209
摘要:
为了提高计算效率以及更好展现爆炸荷载下混凝土破坏过程，采用SPH-FEM耦合法对混凝土爆破成坑进行模拟。首先结合前人给出的C30混凝土Holmquist-Johnson-Cook（HJC）部分本构参数，通过理论推导等方法确定出剩余的参数；然后代入模型中计算，将数值解与实测数据进行对比；最后以峰值压力和峰值加速度作为考察对象，对HJC模型中21个参数敏感性进行分析。结果表明：SPH-FEM耦合法能直观地模拟爆炸荷载作用下爆坑的发展全过程，且能够较好地处理SPH边界问题；基于所给出的C30混凝土HJ...
为了提高计算效率以及更好展现爆炸荷载下混凝土破坏过程，采用SPH-FEM耦合法对混凝土爆破成坑进行模拟。首先结合前人给出的C30混凝土Holmquist-Johnson-Cook（HJC）部分本构参数，通过理论推导等方法确定出剩余的参数；然后代入模型中计算，将数值解与实测数据进行对比；最后以峰值压力和峰值加速度作为考察对象，对HJC模型中21个参数敏感性进行分析。结果表明：SPH-FEM耦合法能直观地模拟爆炸荷载作用下爆坑的发展全过程，且能够较好地处理SPH边界问题；基于所给出的C30混凝土HJ...
2018, 38(6): 1429-1434.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0170
摘要:
为研究密闭空间内TNT爆炸准静态压力特性，通过理论分析得到了准静态压力计算模型，以爆炸罐和爆炸舱室为典型密闭空间环境开展了系列TNT内爆炸实验。结果表明，准静态压力的上升伴随着内爆炸冲击波的多次反射，反射结束后准静态压力到达峰值，药量-容积比是准静态压力的主要影响因素，准静态压力峰值及上升速率随着药量-容积比的增加而增加；基于实验数据拟合得到了TNT内爆炸准静态压力峰值经验公式，可用于准静态压力峰值预估及内爆炸威力评估。
为研究密闭空间内TNT爆炸准静态压力特性，通过理论分析得到了准静态压力计算模型，以爆炸罐和爆炸舱室为典型密闭空间环境开展了系列TNT内爆炸实验。结果表明，准静态压力的上升伴随着内爆炸冲击波的多次反射，反射结束后准静态压力到达峰值，药量-容积比是准静态压力的主要影响因素，准静态压力峰值及上升速率随着药量-容积比的增加而增加；基于实验数据拟合得到了TNT内爆炸准静态压力峰值经验公式，可用于准静态压力峰值预估及内爆炸威力评估。
2018, 38(6): 1435-1440.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0167
摘要:
选用五种碳氢混合气体，采用高压电火花起爆的方法，利用光纤探针测量爆轰波在管道内的传播速度，研究临近失效状态时爆轰波在管道内的传播模式。实验是在自行研制的爆轰管道中进行的，其包括驱动段及内径分别为1.5、3.2、12.7 mm三种规格的测试段。实验结果再次验证了爆轰波在管道内传播时可以有六种不同的传播模式：稳态爆轰、快速波动爆轰、结巴式爆轰、驰振爆轰、低速爆轰和爆轰失效。其中C2H2+2.5O2+70% Ar、C2H2+2.5O2+85% Ar两种组分混合气体（具有较低活化能），在爆轰波传播过程中...
选用五种碳氢混合气体，采用高压电火花起爆的方法，利用光纤探针测量爆轰波在管道内的传播速度，研究临近失效状态时爆轰波在管道内的传播模式。实验是在自行研制的爆轰管道中进行的，其包括驱动段及内径分别为1.5、3.2、12.7 mm三种规格的测试段。实验结果再次验证了爆轰波在管道内传播时可以有六种不同的传播模式：稳态爆轰、快速波动爆轰、结巴式爆轰、驰振爆轰、低速爆轰和爆轰失效。其中C2H2+2.5O2+70% Ar、C2H2+2.5O2+85% Ar两种组分混合气体（具有较低活化能），在爆轰波传播过程中...
