2024年 44卷 第11期
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2024, 44(11): 111001.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0459
摘要:
针对以中粗砂为分配层的传统成层式结构难以可靠控制作用于主体结构上荷载的缺陷，以及以泡沫混凝土为夹层的组合式防护结构抗爆机制不明等问题，开展组合式防护结构预制孔装药爆炸试验，测得特定位置处的爆炸波时程曲线和结构损伤破坏情况。并基于Kong-Fang混凝土材料模型和LS-DYNA中的光滑粒子伽辽金（smoothed particle Galerkin, SPG）算法，开展了爆炸波在组合式防护结构中传播衰减规律和损伤破坏的数值模拟研究。试验和数值模拟结果表明：组合式防护结构的抗爆机制在于遮弹层和泡沫混...
针对以中粗砂为分配层的传统成层式结构难以可靠控制作用于主体结构上荷载的缺陷，以及以泡沫混凝土为夹层的组合式防护结构抗爆机制不明等问题，开展组合式防护结构预制孔装药爆炸试验，测得特定位置处的爆炸波时程曲线和结构损伤破坏情况。并基于Kong-Fang混凝土材料模型和LS-DYNA中的光滑粒子伽辽金（smoothed particle Galerkin, SPG）算法，开展了爆炸波在组合式防护结构中传播衰减规律和损伤破坏的数值模拟研究。试验和数值模拟结果表明：组合式防护结构的抗爆机制在于遮弹层和泡沫混...
2024, 44(11): 111101.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0418
摘要:
氢气在全球清洁能源转型中扮演着关键角色，但其可燃性和高爆炸危害性也使得氢气安全成为研究热点。聚焦氢气抑爆领域的最新研究成果，对不同种类抑爆材料及抑爆机理进行了综合评述。首先，介绍了气体、液体、固体以及多相复合抑爆材料的研究进展，对比分析了抑爆效果、关键参数及其变化规律。其次，探讨了抑爆材料影响氢气爆炸的物理、化学以及物理化学综合的作用过程，以揭示各类材料的抑爆机理。最后，展望了氢气抑爆材料的未来发展趋势，强调对高效能抑爆材料探索和机理研究的深化以及在实际应用中所面临的诸多挑战。
氢气在全球清洁能源转型中扮演着关键角色，但其可燃性和高爆炸危害性也使得氢气安全成为研究热点。聚焦氢气抑爆领域的最新研究成果，对不同种类抑爆材料及抑爆机理进行了综合评述。首先，介绍了气体、液体、固体以及多相复合抑爆材料的研究进展，对比分析了抑爆效果、关键参数及其变化规律。其次，探讨了抑爆材料影响氢气爆炸的物理、化学以及物理化学综合的作用过程，以揭示各类材料的抑爆机理。最后，展望了氢气抑爆材料的未来发展趋势，强调对高效能抑爆材料探索和机理研究的深化以及在实际应用中所面临的诸多挑战。
2024, 44(11): 112101.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0404
摘要:
为研究气相爆轰合成碳-铁纳米材料的爆炸过程，采用氢氧爆炸试验与数值模拟相结合的方式研究了不同氢氧摩尔比（2∶1、3∶1和4∶1）对爆轰参数（爆速、爆温、爆压）峰值时程曲线与碳-铁纳米材料形貌的影响。研究表明：爆轰管内氢氧爆炸包括爆轰波的传播与燃烧波的衰减2个过程，且氢氧摩尔比对爆速、爆温、爆压的峰值时程曲线影响十分显著。随着氢氧摩尔比的提高，爆轰波的爆速、爆温、爆压及其衰减速率均呈减小趋势。氢氧摩尔比通过影响爆轰波的传播与衰减而作用于碳-铁纳米材料形貌的生长。零氧平衡时，样品为碳包铁纳米颗粒，随...
为研究气相爆轰合成碳-铁纳米材料的爆炸过程，采用氢氧爆炸试验与数值模拟相结合的方式研究了不同氢氧摩尔比（2∶1、3∶1和4∶1）对爆轰参数（爆速、爆温、爆压）峰值时程曲线与碳-铁纳米材料形貌的影响。研究表明：爆轰管内氢氧爆炸包括爆轰波的传播与燃烧波的衰减2个过程，且氢氧摩尔比对爆速、爆温、爆压的峰值时程曲线影响十分显著。随着氢氧摩尔比的提高，爆轰波的爆速、爆温、爆压及其衰减速率均呈减小趋势。氢氧摩尔比通过影响爆轰波的传播与衰减而作用于碳-铁纳米材料形貌的生长。零氧平衡时，样品为碳包铁纳米颗粒，随...
2024, 44(11): 112201.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0440
摘要:
冲击波在水土交界面的透射、反射压力计算尚缺乏可靠的计算理论，利用质量守恒方程、动量守恒方程以及水、土的状态方程，分别推导得到冲击波在水、土介质中传播的Hugoniot关系以及p-u曲线，进而从理论上解析得到冲击波在水土交界面处的透射和反射压力。分别建立了水中自由场、水-土分层介质场的二维数值计算模型，其中水、土参数与理论推导时采用的三相介质饱和土计算模型中的参数保持一致。计算结果表明，水土交界面透射、反射压力的理论解与数值解具有高度的一致性。采用80 g TNT炸药，距离水土交界面0.1～0.9...
冲击波在水土交界面的透射、反射压力计算尚缺乏可靠的计算理论，利用质量守恒方程、动量守恒方程以及水、土的状态方程，分别推导得到冲击波在水、土介质中传播的Hugoniot关系以及p-u曲线，进而从理论上解析得到冲击波在水土交界面处的透射和反射压力。分别建立了水中自由场、水-土分层介质场的二维数值计算模型，其中水、土参数与理论推导时采用的三相介质饱和土计算模型中的参数保持一致。计算结果表明，水土交界面透射、反射压力的理论解与数值解具有高度的一致性。采用80 g TNT炸药，距离水土交界面0.1～0.9...
2024, 44(11): 112202.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0342
摘要:
基于Kong-Fang混凝土材料模型和LS-DYNA中的多物质ALE算法，开展了CF120混凝土中带壳柱形装药爆炸波衰减规律的数值模拟研究：首先基于已有的柱形装药埋置爆炸试验，对数值算法和材料模型参数进行验证；在此基础上，通过定义长径比系数、壳厚比系数以及峰值应力耦合系数定量分析了装药形状、壳体厚度和埋深对峰值应力的影响规律；最后利用数值模拟数据拟合出混凝土中带壳柱形装药爆炸波峰值应力的计算公式。结果表明，带壳装药爆炸近区，长径比越大，峰值应力越大，远区则相反，且壳体越厚，峰值应力越大，但存在一...
基于Kong-Fang混凝土材料模型和LS-DYNA中的多物质ALE算法，开展了CF120混凝土中带壳柱形装药爆炸波衰减规律的数值模拟研究：首先基于已有的柱形装药埋置爆炸试验，对数值算法和材料模型参数进行验证；在此基础上，通过定义长径比系数、壳厚比系数以及峰值应力耦合系数定量分析了装药形状、壳体厚度和埋深对峰值应力的影响规律；最后利用数值模拟数据拟合出混凝土中带壳柱形装药爆炸波峰值应力的计算公式。结果表明，带壳装药爆炸近区，长径比越大，峰值应力越大，远区则相反，且壳体越厚，峰值应力越大，但存在一...
2024, 44(11): 113101.
doi: 10.11883/bzycj-2-23-0466
摘要:
珊瑚混凝土是一种拉压强度严重不对称的材料，研究其动态拉伸力学性能对岛礁防护工程具有重要意义。为了探究碳纤维（carbon fiber, CF）和不锈钢纤维（stainless steel fiber, SSF）增强珊瑚砂水泥砂浆在冲击荷载作用下的动态拉伸力学性能，采用\begin{document}$\varnothing $\end{document} ![]()
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珊瑚混凝土是一种拉压强度严重不对称的材料，研究其动态拉伸力学性能对岛礁防护工程具有重要意义。为了探究碳纤维（carbon fiber, CF）和不锈钢纤维（stainless steel fiber, SSF）增强珊瑚砂水泥砂浆在冲击荷载作用下的动态拉伸力学性能，采用
2024, 44(11): 113102.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0296
摘要:
为了研究采用多级夹层设计的金属多级波纹芯体夹层梁在泡沫子弹冲击下的动态力学行为，在验证数值方法可靠性的基础上，通过 Abaqus-Explicit 仿真分析了不同子弹动量水平下金属多级波纹芯体夹层梁的动态变形过程、定量挠度结果、变形破坏模式和能量吸收特性。进一步地，设计了3种不同几何参数的单层波纹夹层结构，比较了单层和多级波纹夹层结构在等质量条件下的抗冲击性能差异。结果表明，多级波纹夹层梁冲击侧夹层面板的二级波纹芯体和一级波纹芯体的压溃程度始终大于背侧夹层面板二级波纹芯体的压溃程度。多级波纹夹层...
为了研究采用多级夹层设计的金属多级波纹芯体夹层梁在泡沫子弹冲击下的动态力学行为，在验证数值方法可靠性的基础上，通过 Abaqus-Explicit 仿真分析了不同子弹动量水平下金属多级波纹芯体夹层梁的动态变形过程、定量挠度结果、变形破坏模式和能量吸收特性。进一步地，设计了3种不同几何参数的单层波纹夹层结构，比较了单层和多级波纹夹层结构在等质量条件下的抗冲击性能差异。结果表明，多级波纹夹层梁冲击侧夹层面板的二级波纹芯体和一级波纹芯体的压溃程度始终大于背侧夹层面板二级波纹芯体的压溃程度。多级波纹夹层...
2024, 44(11): 113103.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0460
摘要:
针对工程技术领域的碰撞载荷削峰减载问题，采用数值模拟与试验相结合的方法研究了轴向串联式吸能管的吸能特性：首先基于材料高速拉伸试验，构建吸能管的材料Johnson-Cook动态本构参数，并对拟合参数有效性进行评估；随后通过数值模拟与高速冲击试验研究高速撞击过程中吸能管的缓冲吸能特性，评估仿真与试验的一致性；最终通过数值模拟对吸能管轴向串联构型与单管构型之间的吸能评价指标开展对比分析。分析研究表明：数值模拟与冲击试验的变形模式、载荷曲线、吸能评价指标均吻合较好，材料性能参数准确，仿真预示方法有效，高...
针对工程技术领域的碰撞载荷削峰减载问题，采用数值模拟与试验相结合的方法研究了轴向串联式吸能管的吸能特性：首先基于材料高速拉伸试验，构建吸能管的材料Johnson-Cook动态本构参数，并对拟合参数有效性进行评估；随后通过数值模拟与高速冲击试验研究高速撞击过程中吸能管的缓冲吸能特性，评估仿真与试验的一致性；最终通过数值模拟对吸能管轴向串联构型与单管构型之间的吸能评价指标开展对比分析。分析研究表明：数值模拟与冲击试验的变形模式、载荷曲线、吸能评价指标均吻合较好，材料性能参数准确，仿真预示方法有效，高...
2024, 44(11): 113301.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0208
摘要:
为解决高性能轻质防弹插板受轻武器杀伤元侵彻防护问题，对超高分子量聚乙烯（ultra-high molecular weight polyethylene，UHMWPE）层压薄板进行了侵彻实验，分析了侵彻后UHMWPE薄板的变形失效特征并对比了轻武器杀伤元的破坏形貌。利用有限元软件LS-DYNA建立了UHMWPE薄板抗轻武器杀伤元侵彻数值模型，通过靶板破坏形态、凹陷深度以及弹头变形的实验结果对数值模型的有效性进行了验证。在此基础上，通过数值模拟方法研究了UHMWPE薄板受弹体斜侵彻失效模式，揭示了...
为解决高性能轻质防弹插板受轻武器杀伤元侵彻防护问题，对超高分子量聚乙烯（ultra-high molecular weight polyethylene，UHMWPE）层压薄板进行了侵彻实验，分析了侵彻后UHMWPE薄板的变形失效特征并对比了轻武器杀伤元的破坏形貌。利用有限元软件LS-DYNA建立了UHMWPE薄板抗轻武器杀伤元侵彻数值模型，通过靶板破坏形态、凹陷深度以及弹头变形的实验结果对数值模型的有效性进行了验证。在此基础上，通过数值模拟方法研究了UHMWPE薄板受弹体斜侵彻失效模式，揭示了...
2024, 44(11): 113302.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0063
摘要:
为了研究反应破片对带壳装药的冲击毁伤效应，通过弹道实验和AUTODYN有限元仿真，结合由等效破片初速和等效格尼速度表征的带壳装药各失效等级判据，获得并对比了惰性破片和反应破片冲击下带壳装药的等效破片初速、等效格尼速度、带壳装药的反应持续时间、鉴证靶破坏情况和炸药层峰值压力，分析了反应破片靶后释能特点对带壳装药失效的影响。结果表明：惰性破片可使带壳装药发生正常爆轰失效；反应破片穿靶后的动能与化学能叠加效应弱，只能使带壳装药发生爆燃失效或爆炸失效，带壳装药的等效格尼速度与格尼速度的比为0.014~0...
为了研究反应破片对带壳装药的冲击毁伤效应，通过弹道实验和AUTODYN有限元仿真，结合由等效破片初速和等效格尼速度表征的带壳装药各失效等级判据，获得并对比了惰性破片和反应破片冲击下带壳装药的等效破片初速、等效格尼速度、带壳装药的反应持续时间、鉴证靶破坏情况和炸药层峰值压力，分析了反应破片靶后释能特点对带壳装药失效的影响。结果表明：惰性破片可使带壳装药发生正常爆轰失效；反应破片穿靶后的动能与化学能叠加效应弱，只能使带壳装药发生爆燃失效或爆炸失效，带壳装药的等效格尼速度与格尼速度的比为0.014~0...
2024, 44(11): 113901.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0260
摘要:
为探究波浪环境下带助浮装置航行体下落冲击过程中的流场以及运动演化特性，基于CFD (computational fluid dynamics) 数值模拟技术，在方法上耦合了VOF (volume of fluid) 多相流模型、k-ω SST湍流模型、Schnerr-Sauer空化模型以及Stokes五阶非线性波理论，建立了一套针对入水冲击问题的数值计算方法，并采用速度边界法进行造波。经验证，试验与数值结果在下落位移上对比差异较小，该数值方法可靠有效，且造波结果与Stokes五阶非线性波理论吻合...
为探究波浪环境下带助浮装置航行体下落冲击过程中的流场以及运动演化特性，基于CFD (computational fluid dynamics) 数值模拟技术，在方法上耦合了VOF (volume of fluid) 多相流模型、k-ω SST湍流模型、Schnerr-Sauer空化模型以及Stokes五阶非线性波理论，建立了一套针对入水冲击问题的数值计算方法，并采用速度边界法进行造波。经验证，试验与数值结果在下落位移上对比差异较小，该数值方法可靠有效，且造波结果与Stokes五阶非线性波理论吻合...
2024, 44(11): 114101.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0195
摘要:
基于电磁感应的基本原理，构建了一种由电磁力驱动产生高幅值长脉宽加速度载荷的冲击试验装置，弥补了现阶段地面冲击试验技术的缺陷。使用电磁Hopkinson杆进行了加速度冲击试验，得到了应力和加速度载荷。根据一维应力波原理，推导出细长杆中加速度与应力之间的关系式，计算结果表明试验值和理论值吻合较好，验证了试验方法的准确性。使用COMSOL有限元软件对电磁Hopkinson杆加速度冲击试验进行了数值模拟，模拟结果与试验结果一致性较好，验证了数值模型和方法的准确性。基于此有限元模型，构建了产生高幅值长脉宽...
基于电磁感应的基本原理，构建了一种由电磁力驱动产生高幅值长脉宽加速度载荷的冲击试验装置，弥补了现阶段地面冲击试验技术的缺陷。使用电磁Hopkinson杆进行了加速度冲击试验，得到了应力和加速度载荷。根据一维应力波原理，推导出细长杆中加速度与应力之间的关系式，计算结果表明试验值和理论值吻合较好，验证了试验方法的准确性。使用COMSOL有限元软件对电磁Hopkinson杆加速度冲击试验进行了数值模拟，模拟结果与试验结果一致性较好，验证了数值模型和方法的准确性。基于此有限元模型，构建了产生高幅值长脉宽...
2024, 44(11): 115401.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0340
摘要:
为了提高对液化石油气( liquefied petroleum gas, LPG)的抑爆效能，采用自主设计的半开式有机玻璃管道搭建了N2/细水雾抑爆实验平台，从爆炸超压、火焰传播速度及其峰值来临时间、火焰结构等4个方面分析含改性氯化合物N2/细水雾抑爆效果。结果表明：含氯化合物对表面活性剂具有选择性，KCl、NaCl和NH4Cl与脂肪醇聚氧乙烯醚（AeO9）、有机硅表面活性剂（Sicare2235）等2种表面活性剂之间的协同增效效果更优，爆炸超压峰值、火焰传播速度峰值均明显降低，且峰值来临时间明...
为了提高对液化石油气( liquefied petroleum gas, LPG)的抑爆效能，采用自主设计的半开式有机玻璃管道搭建了N2/细水雾抑爆实验平台，从爆炸超压、火焰传播速度及其峰值来临时间、火焰结构等4个方面分析含改性氯化合物N2/细水雾抑爆效果。结果表明：含氯化合物对表面活性剂具有选择性，KCl、NaCl和NH4Cl与脂肪醇聚氧乙烯醚（AeO9）、有机硅表面活性剂（Sicare2235）等2种表面活性剂之间的协同增效效果更优，爆炸超压峰值、火焰传播速度峰值均明显降低，且峰值来临时间明...
