2022年 42卷 第7期
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2022, 42(7): 072201.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0421
摘要:
为明确水中脉冲放电能量释放过程所产生气泡的脉动和压力波冲击特性，依据能量等效原则，在LS-DYNA软件中建立针-板电极结构的水下爆轰模型，模拟气泡形态。通过与获取的物理图像比对，发现气泡形态和时间演化尺度高度一致。在此基础上，对气泡的冲击特性进一步分析，结果表明：冲击波峰值、气泡脉动周期和半径大小随放电能量增加而加大，随静水压力的增加而减小；当放电电压由14 kV增至20 kV，二次压力波峰值由2.89 MPa升至4.09 MPa，提高41.5%；当静水压力由202.65 kPa增至506.63...
为明确水中脉冲放电能量释放过程所产生气泡的脉动和压力波冲击特性，依据能量等效原则，在LS-DYNA软件中建立针-板电极结构的水下爆轰模型，模拟气泡形态。通过与获取的物理图像比对，发现气泡形态和时间演化尺度高度一致。在此基础上，对气泡的冲击特性进一步分析，结果表明：冲击波峰值、气泡脉动周期和半径大小随放电能量增加而加大，随静水压力的增加而减小；当放电电压由14 kV增至20 kV，二次压力波峰值由2.89 MPa升至4.09 MPa，提高41.5%；当静水压力由202.65 kPa增至506.63...
2022, 42(7): 073101.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0051
摘要:
基于分形理论研究了偏折裂纹扩展路径对动载荷作用下黑砂岩的动态断裂力学参数的测试误差影响作用，采用传统的分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）实验装置对修正侧开单裂纹半孔板（improved single cleavage semi-circle specimen, ISCSC）试样进行动态冲击实验，随后采用裂纹扩展计进行裂纹起裂时间与裂纹扩展速度等动态断裂力学参数测试，采用分形理论对测试的裂纹扩展速度与动态应力强度因子进行修正，利用实验-数值法...
基于分形理论研究了偏折裂纹扩展路径对动载荷作用下黑砂岩的动态断裂力学参数的测试误差影响作用，采用传统的分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）实验装置对修正侧开单裂纹半孔板（improved single cleavage semi-circle specimen, ISCSC）试样进行动态冲击实验，随后采用裂纹扩展计进行裂纹起裂时间与裂纹扩展速度等动态断裂力学参数测试，采用分形理论对测试的裂纹扩展速度与动态应力强度因子进行修正，利用实验-数值法...
2022, 42(7): 073102.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0525
摘要:
采用嵌锁组装工艺制备了碳纤维/树脂基复合材料方形蜂窝夹芯梁，实验研究了低速冲击载荷下简支和固支夹芯梁的动态响应及失效机理，获得了不同冲击速度下夹芯梁的失效模式，分析了其损伤演化过程和失效机理，探讨了冲击速度、边界条件、面板质量分布以及槽口方向等因素对夹芯梁破坏模式及承载能力的影响。研究结果表明，芯材长肋板槽口方向对夹芯梁的失效模式有较大影响，槽口向上的芯材跨中部分产生了挤压变形，而槽口向下的芯材跨中部分槽口在拉伸作用下出现了沿槽口开裂失效，继而引起面板脱粘和肋板断裂；同等质量下，较厚的上面板设计...
采用嵌锁组装工艺制备了碳纤维/树脂基复合材料方形蜂窝夹芯梁，实验研究了低速冲击载荷下简支和固支夹芯梁的动态响应及失效机理，获得了不同冲击速度下夹芯梁的失效模式，分析了其损伤演化过程和失效机理，探讨了冲击速度、边界条件、面板质量分布以及槽口方向等因素对夹芯梁破坏模式及承载能力的影响。研究结果表明，芯材长肋板槽口方向对夹芯梁的失效模式有较大影响，槽口向上的芯材跨中部分产生了挤压变形，而槽口向下的芯材跨中部分槽口在拉伸作用下出现了沿槽口开裂失效，继而引起面板脱粘和肋板断裂；同等质量下，较厚的上面板设计...
2022, 42(7): 073103.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0244
摘要:
结合高速摄影技术，应用SHPB加载装置，分别使用钢制、铝制和有机玻璃制3种透射杆，对直径约7.90、11.80、15.61 mm 3种尺寸的石英玻璃珠进行了低速冲击实验。根据不同透射杆条件下的玻璃珠破碎过程中的载荷-位移曲线，结合有限元软件计算玻璃珠在冲击作用下载荷的变化情况以及实验过程中玻璃珠的应变，探讨了应力调整对玻璃珠破碎过程的影响。结果表明：相同冲击条件作用下，改变透射杆的材料，会改变玻璃珠破碎过程中的载荷分布，即透射端边界波阻抗的改变会导致反射波发生改变，从而导致玻璃珠内部载荷发生变化...
结合高速摄影技术，应用SHPB加载装置，分别使用钢制、铝制和有机玻璃制3种透射杆，对直径约7.90、11.80、15.61 mm 3种尺寸的石英玻璃珠进行了低速冲击实验。根据不同透射杆条件下的玻璃珠破碎过程中的载荷-位移曲线，结合有限元软件计算玻璃珠在冲击作用下载荷的变化情况以及实验过程中玻璃珠的应变，探讨了应力调整对玻璃珠破碎过程的影响。结果表明：相同冲击条件作用下，改变透射杆的材料，会改变玻璃珠破碎过程中的载荷分布，即透射端边界波阻抗的改变会导致反射波发生改变，从而导致玻璃珠内部载荷发生变化...
2022, 42(7): 073104.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0297
摘要:
在人工海水制备珊瑚砂水泥基复合材料中混杂加入碳纤维和聚丙烯纤维，得到4种不同纤维掺量的碳-聚丙烯混杂纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料。采用直径100 mm的分离式Hopkinson压杆，对材料进行5种应变率下的冲击压缩试验，采用LS-DYNA进行相应的冲击压缩数值模拟。结果表明：(1) 试验应变率临界值为200 s−1，当试验应变率大于200 s−1时，混杂碳纤维和聚丙烯纤维所形成的纤维网络对试块的增韧效果加强；(2) 碳-聚丙烯混杂纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料峰值应力具有明显的应变率效应，且动态增...
在人工海水制备珊瑚砂水泥基复合材料中混杂加入碳纤维和聚丙烯纤维，得到4种不同纤维掺量的碳-聚丙烯混杂纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料。采用直径100 mm的分离式Hopkinson压杆，对材料进行5种应变率下的冲击压缩试验，采用LS-DYNA进行相应的冲击压缩数值模拟。结果表明：(1) 试验应变率临界值为200 s−1，当试验应变率大于200 s−1时，混杂碳纤维和聚丙烯纤维所形成的纤维网络对试块的增韧效果加强；(2) 碳-聚丙烯混杂纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料峰值应力具有明显的应变率效应，且动态增...
2022, 42(7): 073105.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0434
摘要:
蓝宝石（A12O3）是透明陶瓷玻璃，它相较传统陶瓷（A12O3）有优良的透光性，而且保留了陶瓷优良的力学性能。利用电子拉伸机和分离式霍普金森杆设备对试样进行准静态应变率为(10−4、10−3、10−2 s−1)和4种动态应变率(850、1 100、1 300、1 450 s−1)下的单轴压缩力学行为，用高速摄像机记录了蓝宝石透明陶瓷玻璃试样在准静态和动态压缩下的破坏过程。实验结果表明：从加载过程中的应力应变曲线是由加载段和失效段组成的，该材料是典型的脆性材料，并且有明显的应变率效应，随着应变率的...
蓝宝石（A12O3）是透明陶瓷玻璃，它相较传统陶瓷（A12O3）有优良的透光性，而且保留了陶瓷优良的力学性能。利用电子拉伸机和分离式霍普金森杆设备对试样进行准静态应变率为(10−4、10−3、10−2 s−1)和4种动态应变率(850、1 100、1 300、1 450 s−1)下的单轴压缩力学行为，用高速摄像机记录了蓝宝石透明陶瓷玻璃试样在准静态和动态压缩下的破坏过程。实验结果表明：从加载过程中的应力应变曲线是由加载段和失效段组成的，该材料是典型的脆性材料，并且有明显的应变率效应，随着应变率的...
2022, 42(7): 073201.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0359
摘要:
为降低机身结构抗冲击性能的实验成本，利用相似理论建立机身的非等比例缩放模型，开展模型实验是行之有效的方法。基于量纲分析的方法，建立Johnson-Cook线性应变率函数的修正关系；鉴于生产制造技术的限制，考虑扭曲厚度的非等比例机身模型对相似性行为的影响，采用指数函数法建立了非等比例模型的相似修正关系。通过对比实验中破片冲击过程的变形形态、靶板的应变时间历程曲线和最终变形轮廓，验证了数值模型的有效性。此外，分析了破片偏航姿态、机身材料、厚度和质量等因素对机身结构抗冲击性能的影响。结果表明：(1) ...
为降低机身结构抗冲击性能的实验成本，利用相似理论建立机身的非等比例缩放模型，开展模型实验是行之有效的方法。基于量纲分析的方法，建立Johnson-Cook线性应变率函数的修正关系；鉴于生产制造技术的限制，考虑扭曲厚度的非等比例机身模型对相似性行为的影响，采用指数函数法建立了非等比例模型的相似修正关系。通过对比实验中破片冲击过程的变形形态、靶板的应变时间历程曲线和最终变形轮廓，验证了数值模型的有效性。此外，分析了破片偏航姿态、机身材料、厚度和质量等因素对机身结构抗冲击性能的影响。结果表明：(1) ...
2022, 42(7): 073301.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0466
摘要:
聚能射流侵彻厚靶时，对靶材同时进行轴向和径向挤压进而发生轴向侵彻和径向扩孔。本文中基于聚能射流侵彻可压缩模型并结合Szendrei-Held扩孔方程，推导给出考虑弹/靶材料可压缩性的聚能射流扩孔方程。为简化完整可压缩模型繁琐的计算过程，又基于Murnaghan状态方程给出可压缩模型的近似解。与水中聚能射流扩孔的实验研究对比分析，表明该模型预测优于Szendrei-Held扩孔方程。模型分析表明，射流半径、驻点压力、靶材强度、驻点处靶材密度以及聚能射流速度是影响聚能射流扩孔的主要因素。本文模型可以...
聚能射流侵彻厚靶时，对靶材同时进行轴向和径向挤压进而发生轴向侵彻和径向扩孔。本文中基于聚能射流侵彻可压缩模型并结合Szendrei-Held扩孔方程，推导给出考虑弹/靶材料可压缩性的聚能射流扩孔方程。为简化完整可压缩模型繁琐的计算过程，又基于Murnaghan状态方程给出可压缩模型的近似解。与水中聚能射流扩孔的实验研究对比分析，表明该模型预测优于Szendrei-Held扩孔方程。模型分析表明，射流半径、驻点压力、靶材强度、驻点处靶材密度以及聚能射流速度是影响聚能射流扩孔的主要因素。本文模型可以...
2022, 42(7): 074101.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0453
摘要:
利用磁流体力学程序SSS-MHD模拟了炸药柱面内爆磁通量压缩发生器CJ-100装置的加载过程，讨论了各项装置参数的影响，结果表明装置可达到的峰值磁场值与初始磁场值成反比关系。设计了铁/铜夹层结构的样品靶，在该型装置上开展纯铁的准等熵加载实验。利用光子多普勒测速探头测量到6.43 km/s的样品靶自由面速度，在DT4铁中获得206 GPa的准等熵加载压力。铁材料的压力-比容曲线与理论等熵线基本重合，表明内爆磁压缩加载过程具有较高的等熵程度。
利用磁流体力学程序SSS-MHD模拟了炸药柱面内爆磁通量压缩发生器CJ-100装置的加载过程，讨论了各项装置参数的影响，结果表明装置可达到的峰值磁场值与初始磁场值成反比关系。设计了铁/铜夹层结构的样品靶，在该型装置上开展纯铁的准等熵加载实验。利用光子多普勒测速探头测量到6.43 km/s的样品靶自由面速度，在DT4铁中获得206 GPa的准等熵加载压力。铁材料的压力-比容曲线与理论等熵线基本重合，表明内爆磁压缩加载过程具有较高的等熵程度。
2022, 42(7): 075101.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0044
摘要:
为对地冲击作用下地下结构进行有效防护，提出一种泡沫混凝土材质的新型防护构件。与使用实心泡沫混凝土层的防护机理不同，本文中提出的构件在地冲击作用下，首先发生脆断破坏，然后破碎块体间搭接折断、挤压密实。通过构造设计，截断地冲击荷载，减弱荷载传递，改变被保护结构上的荷载形式。通过场地爆炸实验对比了不同防护措施下（无防护、实心泡沫混凝土层防护及新型构件防护）被保护结构的动力响应。实验结果表明：新型构件防护通过脆断、破碎块体的搭接、挤压密实表现出较实心泡沫混凝土层防护更好的防护效果；新型构件防护由于脆断特...
为对地冲击作用下地下结构进行有效防护，提出一种泡沫混凝土材质的新型防护构件。与使用实心泡沫混凝土层的防护机理不同，本文中提出的构件在地冲击作用下，首先发生脆断破坏，然后破碎块体间搭接折断、挤压密实。通过构造设计，截断地冲击荷载，减弱荷载传递，改变被保护结构上的荷载形式。通过场地爆炸实验对比了不同防护措施下（无防护、实心泡沫混凝土层防护及新型构件防护）被保护结构的动力响应。实验结果表明：新型构件防护通过脆断、破碎块体的搭接、挤压密实表现出较实心泡沫混凝土层防护更好的防护效果；新型构件防护由于脆断特...
2022, 42(7): 075102.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0332
摘要:
为了掌握聚脲喷涂加固砖填充墙的抗爆特性，基于一种改进的大型爆炸试验装置，开展了聚脲加固框架砖填充墙的原型爆炸试验，分析了爆炸荷载作用下加固砖墙的动力响应特征和破坏过程及模式，揭示了其失效破坏机理。研究结果表明，聚脲加固可大幅提升填充墙构件的抗爆性能，显著增加填充墙构件的变形延性；加固砖墙受爆炸荷载作用发生振动的过程其体系刚度不断变化，最高相差133%；随着比例距离降低，加固砖墙的破坏模式逐渐由弯曲破坏转为剪切破坏，聚脲厚度超过6 mm可以有效限制局部剪切破坏现象；基于砖墙和聚脲涂层的抗力函数建立...
为了掌握聚脲喷涂加固砖填充墙的抗爆特性，基于一种改进的大型爆炸试验装置，开展了聚脲加固框架砖填充墙的原型爆炸试验，分析了爆炸荷载作用下加固砖墙的动力响应特征和破坏过程及模式，揭示了其失效破坏机理。研究结果表明，聚脲加固可大幅提升填充墙构件的抗爆性能，显著增加填充墙构件的变形延性；加固砖墙受爆炸荷载作用发生振动的过程其体系刚度不断变化，最高相差133%；随着比例距离降低，加固砖墙的破坏模式逐渐由弯曲破坏转为剪切破坏，聚脲厚度超过6 mm可以有效限制局部剪切破坏现象；基于砖墙和聚脲涂层的抗力函数建立...
2022, 42(7): 075103.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0495
摘要:
为研究钢筋混凝土梁板组合结构在长持时远爆冲击波荷载作用下的动力响应及毁伤形态，通过实验获得了梁板组合结构的破坏形态和背爆面中心点位移变化。利用有限元软件对钢筋混凝土梁板组合结构的动态响应过程进行数值模拟研究，模拟得到的结构破坏现象与实验吻合较好。在此基础上，分析了梁板组合结构在相同冲量、不同峰值爆炸荷载作用下组合结构的动态响应和破坏过程，并结合挠跨比与破坏形态划分破坏模式。研究结果表明，相同冲量作用下，随着爆炸荷载峰值强度增加，梁板组合构件的破坏程度逐渐增加，破坏模式从弯曲破坏向弯剪联合破坏转换...
为研究钢筋混凝土梁板组合结构在长持时远爆冲击波荷载作用下的动力响应及毁伤形态，通过实验获得了梁板组合结构的破坏形态和背爆面中心点位移变化。利用有限元软件对钢筋混凝土梁板组合结构的动态响应过程进行数值模拟研究，模拟得到的结构破坏现象与实验吻合较好。在此基础上，分析了梁板组合结构在相同冲量、不同峰值爆炸荷载作用下组合结构的动态响应和破坏过程，并结合挠跨比与破坏形态划分破坏模式。研究结果表明，相同冲量作用下，随着爆炸荷载峰值强度增加，梁板组合构件的破坏程度逐渐增加，破坏模式从弯曲破坏向弯剪联合破坏转换...
2022, 42(7): 075401.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0417
摘要:
为探究磁场对气体爆炸反应的影响，实验研究了磁场强度对C2H2爆炸特征的影响规律，结果表明：磁场能抑制C2H2爆炸压力和升压速率，磁场强度越大，抑制效果越明显；沿火焰传播方向，磁场对C2H2爆炸火焰传播速度呈现先促进后抑制的效果，整体表现为抑制作用。磁场强度较低时，爆炸火焰平均传播速度降低了38.94%，磁场强度较高时，爆炸火焰平均传播速度降低了49.62%。利用Chemkin-Pro软件模拟了C2H2爆炸基元反应过程，理论推导了磁场影响C2H2爆炸的反应机理，磁场改变了C2H2爆炸反应路径，是造...
为探究磁场对气体爆炸反应的影响，实验研究了磁场强度对C2H2爆炸特征的影响规律，结果表明：磁场能抑制C2H2爆炸压力和升压速率，磁场强度越大，抑制效果越明显；沿火焰传播方向，磁场对C2H2爆炸火焰传播速度呈现先促进后抑制的效果，整体表现为抑制作用。磁场强度较低时，爆炸火焰平均传播速度降低了38.94%，磁场强度较高时，爆炸火焰平均传播速度降低了49.62%。利用Chemkin-Pro软件模拟了C2H2爆炸基元反应过程，理论推导了磁场影响C2H2爆炸的反应机理，磁场改变了C2H2爆炸反应路径，是造...
2022, 42(7): 075402.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0470
摘要:
综合应用同步热分析仪、改进的哈特曼爆炸测试装置及高速摄影系统，对月桂酸与硬脂酸粉尘的热解氧化特性及其在半封闭竖直管道内的火焰传播特性开展了实验研究，并分析讨论了月桂酸与硬脂酸粉尘爆炸燃烧过程中热解动力学与火焰传播特性的关系。结果表明，当粉尘云质量浓度为125 g/m3时，月桂酸粉尘云的火焰锋面结构比硬脂酸平滑，但硬脂酸粉尘的火焰传播速度明显大于月桂酸；随着质量浓度的增加，月桂酸和硬脂酸粉尘的火焰前锋逐渐变得离散，火焰传播速度逐渐增加，但速度差值逐渐减小；月桂酸粉尘的平均火焰传播速度在750 g/...
综合应用同步热分析仪、改进的哈特曼爆炸测试装置及高速摄影系统，对月桂酸与硬脂酸粉尘的热解氧化特性及其在半封闭竖直管道内的火焰传播特性开展了实验研究，并分析讨论了月桂酸与硬脂酸粉尘爆炸燃烧过程中热解动力学与火焰传播特性的关系。结果表明，当粉尘云质量浓度为125 g/m3时，月桂酸粉尘云的火焰锋面结构比硬脂酸平滑，但硬脂酸粉尘的火焰传播速度明显大于月桂酸；随着质量浓度的增加，月桂酸和硬脂酸粉尘的火焰前锋逐渐变得离散，火焰传播速度逐渐增加，但速度差值逐渐减小；月桂酸粉尘的平均火焰传播速度在750 g/...
