2024年 44卷 第3期
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2024, 44(3): 031401.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0324
摘要:
鉴于高熵合金材料（high-entropy alloy, HEA）在高应变率动态响应下呈现不同的破坏模式及力学性能，其潜在机理从宏观角度已不能够完全解释，需从微观角度研究其动态响应过程中的原子结构变化、位错分布变化、演变机理及变形机制，为优化HEA防护材料的加工工艺、制备方法等提供参考。利用分子动力学模拟的方法，设计了[100]、[110]和[111]等3种取向结构的Al0.3CoCrFeNi高熵合金在不同应变率下的压缩、拉伸及冲击试验，分析了动态响应过程中原子结构变化、位错分布变化、演变机理及...
鉴于高熵合金材料（high-entropy alloy, HEA）在高应变率动态响应下呈现不同的破坏模式及力学性能，其潜在机理从宏观角度已不能够完全解释，需从微观角度研究其动态响应过程中的原子结构变化、位错分布变化、演变机理及变形机制，为优化HEA防护材料的加工工艺、制备方法等提供参考。利用分子动力学模拟的方法，设计了[100]、[110]和[111]等3种取向结构的Al0.3CoCrFeNi高熵合金在不同应变率下的压缩、拉伸及冲击试验，分析了动态响应过程中原子结构变化、位错分布变化、演变机理及...
2024, 44(3): 031402.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0308
摘要:
加筋板在爆炸与冲击防护中应用广泛，而其动力响应的快速求解一直是工程中关注的重点。对于径向均匀加筋的圆板，基于刚度叠加思想，提出了一种将其等效为各向同性平板的方法，用于分析其在脉冲载荷下弹性阶段的动力响应。结合理论推导与数值方法，显式地给出了简洁的等效平板厚度公式。经验证，提出的等效方法建立了加筋圆板与均质圆板间的内在联系，适用于多种加筋尺寸、材料及载荷形式。等效圆板与加筋圆板的最大挠度偏差不超过6%，低阶振动频率偏差不超过10%。相比于直接对加筋圆板进行计算，等效分析方法大大提高了求解效率，且保...
加筋板在爆炸与冲击防护中应用广泛，而其动力响应的快速求解一直是工程中关注的重点。对于径向均匀加筋的圆板，基于刚度叠加思想，提出了一种将其等效为各向同性平板的方法，用于分析其在脉冲载荷下弹性阶段的动力响应。结合理论推导与数值方法，显式地给出了简洁的等效平板厚度公式。经验证，提出的等效方法建立了加筋圆板与均质圆板间的内在联系，适用于多种加筋尺寸、材料及载荷形式。等效圆板与加筋圆板的最大挠度偏差不超过6%，低阶振动频率偏差不超过10%。相比于直接对加筋圆板进行计算，等效分析方法大大提高了求解效率，且保...
2024, 44(3): 031403.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0317
摘要:
为调控对地弹药破片杀伤威力场，研究了一种鼓形战斗部在静爆和动爆下的威力特性。采用数值模拟研究了端面中心单点、中心单点两种起爆方式下，鼓形战斗部相较于同口径圆柱形战斗部在静爆下的破片威力特性及动爆下对地面装甲车辆目标的毁伤面积。在此基础上，调整鼓形战斗部起爆方式为偏心两线同时起爆、偏心两线序贯起爆及偏心两线同时-序贯起爆，计算了不同偏心起爆下鼓形战斗部静爆时的破片速度、飞散角和动爆时对车辆目标的毁伤面积及有效破片落地动能分布。研究表明，相比于同口径的圆柱形战斗部结构，鼓形战斗部的破片飞散角增大了5...
为调控对地弹药破片杀伤威力场，研究了一种鼓形战斗部在静爆和动爆下的威力特性。采用数值模拟研究了端面中心单点、中心单点两种起爆方式下，鼓形战斗部相较于同口径圆柱形战斗部在静爆下的破片威力特性及动爆下对地面装甲车辆目标的毁伤面积。在此基础上，调整鼓形战斗部起爆方式为偏心两线同时起爆、偏心两线序贯起爆及偏心两线同时-序贯起爆，计算了不同偏心起爆下鼓形战斗部静爆时的破片速度、飞散角和动爆时对车辆目标的毁伤面积及有效破片落地动能分布。研究表明，相比于同口径的圆柱形战斗部结构，鼓形战斗部的破片飞散角增大了5...
2024, 44(3): 031404.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0316
摘要:
为了快速准确地评估弹药对目标的毁伤效能，提出了一种基于多矩形饼切函数的弹药毁伤效能评估方法。该方法采用梯形法则、分区等效的思想，可以较大程度地保留实际毁伤区域中毁伤概率值的分布规律，从而保证计算的准确度。通过算例分析，研究了弹药落角和投放精度对目标平均毁伤概率的影响，并与基于矩形饼切和卡尔顿毁伤函数方法的结果进行了比较。结果表明，在弹药落角范围为30°~75°及弹药投放精度（circular error probable, CEP）范围为5~50 m时，与矩形饼切毁伤函数相比，基于多矩形饼切毁伤...
为了快速准确地评估弹药对目标的毁伤效能，提出了一种基于多矩形饼切函数的弹药毁伤效能评估方法。该方法采用梯形法则、分区等效的思想，可以较大程度地保留实际毁伤区域中毁伤概率值的分布规律，从而保证计算的准确度。通过算例分析，研究了弹药落角和投放精度对目标平均毁伤概率的影响，并与基于矩形饼切和卡尔顿毁伤函数方法的结果进行了比较。结果表明，在弹药落角范围为30°~75°及弹药投放精度（circular error probable, CEP）范围为5~50 m时，与矩形饼切毁伤函数相比，基于多矩形饼切毁伤...
2024, 44(3): 031405.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0289
摘要:
为了评估舱室内爆多载荷耦合作用下舰船结构的损伤范围，设计了大尺度舱段模型，并开展了舱室内爆毁伤试验，试验后测量了舱室结构的破坏范围及破坏模式，分析了舱室内爆多载荷耦合作用下舰船结构的损伤机理，据此建立了舱室内爆下舰船结构损伤的计算方法。结果表明：(1)舱室内爆下形成的强冲击波载荷和准静态压力载荷可对舰船结构造成大范围的损伤，形成多种破坏模式；(2)舱室内爆下准静态压力载荷是舱室结构损伤破坏的主要毁伤元；(3)建立的舱室内爆载荷下结构损伤变形计算方法可同时考虑强冲击载荷和准静态压力载荷对结构的损伤...
为了评估舱室内爆多载荷耦合作用下舰船结构的损伤范围，设计了大尺度舱段模型，并开展了舱室内爆毁伤试验，试验后测量了舱室结构的破坏范围及破坏模式，分析了舱室内爆多载荷耦合作用下舰船结构的损伤机理，据此建立了舱室内爆下舰船结构损伤的计算方法。结果表明：(1)舱室内爆下形成的强冲击波载荷和准静态压力载荷可对舰船结构造成大范围的损伤，形成多种破坏模式；(2)舱室内爆下准静态压力载荷是舱室结构损伤破坏的主要毁伤元；(3)建立的舱室内爆载荷下结构损伤变形计算方法可同时考虑强冲击载荷和准静态压力载荷对结构的损伤...
2024, 44(3): 031406.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0287
摘要:
为剔除混凝土侵彻深度试验数据异常点，提出了一种融合先验知识的异常检测算法。利用反向传播（back propagation, BP）神经网络模型拟合试验样本数据的分布，结合偏差指标筛选离群样本点，并通过经验算法评价模型异常检测性能。针对试验数据特点选择全量梯度下降结合动量优化方法，从而提高模型迭代训练的稳定性和效率，并且在构建模型过程中融合领域先验知识约束对样本数据的拟合，使得模型在训练过程中能反映附加特征的影响。结果表明，BP神经网络模型适合于刚性弹对混凝土侵彻试验数据异常点的检测，加入合理的领...
为剔除混凝土侵彻深度试验数据异常点，提出了一种融合先验知识的异常检测算法。利用反向传播（back propagation, BP）神经网络模型拟合试验样本数据的分布，结合偏差指标筛选离群样本点，并通过经验算法评价模型异常检测性能。针对试验数据特点选择全量梯度下降结合动量优化方法，从而提高模型迭代训练的稳定性和效率，并且在构建模型过程中融合领域先验知识约束对样本数据的拟合，使得模型在训练过程中能反映附加特征的影响。结果表明，BP神经网络模型适合于刚性弹对混凝土侵彻试验数据异常点的检测，加入合理的领...
2024, 44(3): 031407.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0331
摘要:
为了研究大当量爆炸建筑物毁伤评估问题，基于遥感影像解译和大数据分析构建了大当量爆炸建筑物毁伤评估模型。首先，基于大当量爆炸的具体历史案例构建了毁伤数据集，具体指基于遥感影像提取建筑物毁伤信息，辅助大数据信息补充毁伤细节，利用地理信息系统空间分析数字化毁伤信息，构成毁伤数据集。然后，基于毁伤数据集中的训练样本修正经验模型参数，构建了适用于大当量爆炸的针对不同类型建筑物的毁伤评估模型，并基于毁伤数据集中的验证样本测试了模型性能。实验证明：所构建模型拟合优度高于96%，检验样本准确度高于84%，整体误...
为了研究大当量爆炸建筑物毁伤评估问题，基于遥感影像解译和大数据分析构建了大当量爆炸建筑物毁伤评估模型。首先，基于大当量爆炸的具体历史案例构建了毁伤数据集，具体指基于遥感影像提取建筑物毁伤信息，辅助大数据信息补充毁伤细节，利用地理信息系统空间分析数字化毁伤信息，构成毁伤数据集。然后，基于毁伤数据集中的训练样本修正经验模型参数，构建了适用于大当量爆炸的针对不同类型建筑物的毁伤评估模型，并基于毁伤数据集中的验证样本测试了模型性能。实验证明：所构建模型拟合优度高于96%，检验样本准确度高于84%，整体误...
2024, 44(3): 032101.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0123
摘要:
为研究城市地下排水管道中燃气爆炸传播特性和气-液两相耦合作用规律，基于气-液两相流理论和计算流体力学方法，对不同水深率下的天然气/空气混合物的爆炸-加速-衰减过程进行了数值模拟。研究结果表明：当水深率小于0.7时，随着水深率的增加，气相空间的长径比增大，燃料燃烧加剧，火焰的加速现象逐渐显著，导致峰值超压逐渐增大，超压峰值显现时间逐渐缩短，且峰值超压沿轴向的提升效果更加显著；当水深率达到0.7时，火焰在管道内的传播明显受阻，水震荡产生的波动及细水柱迅速占据了有限的气相空间，阻断了火焰的自维持传播，...
为研究城市地下排水管道中燃气爆炸传播特性和气-液两相耦合作用规律，基于气-液两相流理论和计算流体力学方法，对不同水深率下的天然气/空气混合物的爆炸-加速-衰减过程进行了数值模拟。研究结果表明：当水深率小于0.7时，随着水深率的增加，气相空间的长径比增大，燃料燃烧加剧，火焰的加速现象逐渐显著，导致峰值超压逐渐增大，超压峰值显现时间逐渐缩短，且峰值超压沿轴向的提升效果更加显著；当水深率达到0.7时，火焰在管道内的传播明显受阻，水震荡产生的波动及细水柱迅速占据了有限的气相空间，阻断了火焰的自维持传播，...
2024, 44(3): 032201.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0230
摘要:
为有效表征不同海拔坑道内爆炸冲击波的传播特征，利用非线性显式动力学有限元软件AUTODYN，研究了海拔高度对长直坑道内爆炸冲击波传播的影响规律，探讨了高海拔环境对坑道内冲击波传播的影响，基于量纲分析，建立了适用于不同海拔高度典型坑道内冲击波峰值超压的计算模型，并通过数值计算进行了验证。结果表明：随着海拔高度升高，坑道内爆炸冲击波波阵面传播速度与径向的冲击波参数偏差增大，平面波形成距离增加，冲击波峰值超压降低；在0~4000 m范围内，海拔高度每升高1000 m，冲击波冲量降低约0.91%。结合S...
为有效表征不同海拔坑道内爆炸冲击波的传播特征，利用非线性显式动力学有限元软件AUTODYN，研究了海拔高度对长直坑道内爆炸冲击波传播的影响规律，探讨了高海拔环境对坑道内冲击波传播的影响，基于量纲分析，建立了适用于不同海拔高度典型坑道内冲击波峰值超压的计算模型，并通过数值计算进行了验证。结果表明：随着海拔高度升高，坑道内爆炸冲击波波阵面传播速度与径向的冲击波参数偏差增大，平面波形成距离增加，冲击波峰值超压降低；在0~4000 m范围内，海拔高度每升高1000 m，冲击波冲量降低约0.91%。结合S...
2024, 44(3): 032301.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0011
摘要:
温压炸药在坑道内爆炸时会产生多种毁伤元，对坑道内人员和设备造成严重威胁。基于不同药量的温压炸药爆炸试验，对坑道内爆炸条件下温压炸药的爆炸特性开展了研究，分析了爆炸热效应演化特征、冲击波传播规律和氧浓度降低情况，讨论了坑道对铝粉后燃的约束作用规律以及形成高烈度后燃效应的药量条件。研究表明：温压炸药火球辐射亮度高于TNT，且其火球温度峰值超过TNT温度峰值的1.3倍。在火球演化过程中，火球在后燃阶段的温度峰值较火球形态刚稳定时提升超过10%。在冲击波传播规律方面，超压峰值与正压时间的TNT当量系数分...
温压炸药在坑道内爆炸时会产生多种毁伤元，对坑道内人员和设备造成严重威胁。基于不同药量的温压炸药爆炸试验，对坑道内爆炸条件下温压炸药的爆炸特性开展了研究，分析了爆炸热效应演化特征、冲击波传播规律和氧浓度降低情况，讨论了坑道对铝粉后燃的约束作用规律以及形成高烈度后燃效应的药量条件。研究表明：温压炸药火球辐射亮度高于TNT，且其火球温度峰值超过TNT温度峰值的1.3倍。在火球演化过程中，火球在后燃阶段的温度峰值较火球形态刚稳定时提升超过10%。在冲击波传播规律方面，超压峰值与正压时间的TNT当量系数分...
2024, 44(3): 032901.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0222
摘要:
为研究底隙对装药发射安全性的影响机理，基于物质点法建立了冲击载荷下受底隙影响的热-力-固耦合装药燃烧模型。该模型模拟的PBX装药底部温度与实验结果基本一致，验证了模型的正确性。采用该模型模拟了不同底隙厚度时Composition B（COM B）装药的炮弹发射过程，分析了装药温度变化规律。结果表明：发射过程中，COM B装药温度从底部到顶部逐步降低，装药底部最可能出现点火反应；装药底部温度随着底隙厚度的增加而升高。弹底载荷峰值为324.7 MPa时，COM B装药处于安全状态的底隙厚度不超过0....
为研究底隙对装药发射安全性的影响机理，基于物质点法建立了冲击载荷下受底隙影响的热-力-固耦合装药燃烧模型。该模型模拟的PBX装药底部温度与实验结果基本一致，验证了模型的正确性。采用该模型模拟了不同底隙厚度时Composition B（COM B）装药的炮弹发射过程，分析了装药温度变化规律。结果表明：发射过程中，COM B装药温度从底部到顶部逐步降低，装药底部最可能出现点火反应；装药底部温度随着底隙厚度的增加而升高。弹底载荷峰值为324.7 MPa时，COM B装药处于安全状态的底隙厚度不超过0....
2024, 44(3): 033101.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0124
摘要:
为了有效模拟3D打印点阵材料夹芯结构在弹丸冲击下的损伤破坏行为，在近场动力学微极模型中引入塑性键，构建了适用于点阵材料夹芯结构的模型和建模方法，在验证模型准确性的基础上，模拟分析了低速和高速弹丸冲击下点阵材料夹芯结构的损伤模式与破坏机理。结果表明：低速冲击下3D打印点阵夹芯结构的破坏模式以局部塑性变形为主；高速冲击下，破坏模式表现为溃裂、孔洞贯穿和碎片喷射，并伴随着大范围的塑性变形。低速冲击下塑性变形范围随冲击速度升高而增大，而高速冲击下则相反。高速冲击下，点阵夹芯结构的贯穿过程分为面板接触、局...
为了有效模拟3D打印点阵材料夹芯结构在弹丸冲击下的损伤破坏行为，在近场动力学微极模型中引入塑性键，构建了适用于点阵材料夹芯结构的模型和建模方法，在验证模型准确性的基础上，模拟分析了低速和高速弹丸冲击下点阵材料夹芯结构的损伤模式与破坏机理。结果表明：低速冲击下3D打印点阵夹芯结构的破坏模式以局部塑性变形为主；高速冲击下，破坏模式表现为溃裂、孔洞贯穿和碎片喷射，并伴随着大范围的塑性变形。低速冲击下塑性变形范围随冲击速度升高而增大，而高速冲击下则相反。高速冲击下，点阵夹芯结构的贯穿过程分为面板接触、局...
2024, 44(3): 034101.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0089
摘要:
为了解决传统Asay膜方法不适用于复杂加卸载条件下微喷射物质面密度测量的问题，采用光子多普勒速度计（photonic Doppler velocimetry, PDV）测量微喷射物质速度结合传统Asay膜方法的膜速曲线发展了测试复杂加载条件下微喷射面密度的新方法。采用数值实验和轻气炮实验对新方法进行了分析和评估。针对3种典型微喷射物质速度分布情况，利用数值实验分析评估了实际应用场景下因PDV给出的微喷物速度偏离理论值对面密度测量的影响，通过对PDV给出的微喷物速度线性插值处理，可确保新方法与理论...
为了解决传统Asay膜方法不适用于复杂加卸载条件下微喷射物质面密度测量的问题，采用光子多普勒速度计（photonic Doppler velocimetry, PDV）测量微喷射物质速度结合传统Asay膜方法的膜速曲线发展了测试复杂加载条件下微喷射面密度的新方法。采用数值实验和轻气炮实验对新方法进行了分析和评估。针对3种典型微喷射物质速度分布情况，利用数值实验分析评估了实际应用场景下因PDV给出的微喷物速度偏离理论值对面密度测量的影响，通过对PDV给出的微喷物速度线性插值处理，可确保新方法与理论...
2024, 44(3): 035201.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0206
摘要:
针对岩石爆破爆炸荷载历程中未联合考虑岩石爆破动态过程和炮孔周围岩体破坏分区的不足，开展了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程及其适用性研究。联合岩石爆破动态过程和岩体破坏分区的理论解，推导了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载理论公式，比较了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程与实测炮孔爆炸压力曲线，开展了单孔爆破现场试验和相应条件下3种爆炸荷载工况的数值模拟，并对爆破振动现场实测和数值模拟结果进行了对比。研究结果表明：考虑岩体破坏分区的爆炸荷载历程包括上升段和衰减段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，上升段持续时间...
针对岩石爆破爆炸荷载历程中未联合考虑岩石爆破动态过程和炮孔周围岩体破坏分区的不足，开展了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程及其适用性研究。联合岩石爆破动态过程和岩体破坏分区的理论解，推导了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载理论公式，比较了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程与实测炮孔爆炸压力曲线，开展了单孔爆破现场试验和相应条件下3种爆炸荷载工况的数值模拟，并对爆破振动现场实测和数值模拟结果进行了对比。研究结果表明：考虑岩体破坏分区的爆炸荷载历程包括上升段和衰减段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，上升段持续时间...
