2024年 44卷 第4期
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2024, 44(4): 041001.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0375
摘要:
陶瓷/纤维复合装甲的纤维背板由于其刚度较低，无法为陶瓷面板提供足够的支撑，削弱了陶瓷面板对弹丸的侵蚀作用。为了增强复合装甲的整体结构刚度，在陶瓷/纤维复合装甲中加入了金属夹芯层材料，通过试验和数值模拟研究了夹芯复合装甲对12.7 mm穿燃弹的抗弹性能。试验结果表明，穿燃弹弹芯表现出脆性断裂的失效模式，复合材料装甲表现出多种失效模式，包括夹芯层的花瓣形扩孔，UHMWPE (ultra-high molecular weight polyethylene)层压板的分层和凸起变形。建立了三维数值模型来...
陶瓷/纤维复合装甲的纤维背板由于其刚度较低，无法为陶瓷面板提供足够的支撑，削弱了陶瓷面板对弹丸的侵蚀作用。为了增强复合装甲的整体结构刚度，在陶瓷/纤维复合装甲中加入了金属夹芯层材料，通过试验和数值模拟研究了夹芯复合装甲对12.7 mm穿燃弹的抗弹性能。试验结果表明，穿燃弹弹芯表现出脆性断裂的失效模式，复合材料装甲表现出多种失效模式，包括夹芯层的花瓣形扩孔，UHMWPE (ultra-high molecular weight polyethylene)层压板的分层和凸起变形。建立了三维数值模型来...
2024, 44(4): 043101.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0232
摘要:
为探究钽电容在冲击载荷作用下的失效机制，设计并开展了5组不同强度的钽电容水下爆炸冲击实验，研究了冲击载荷作用下钽电容的电压瞬变特性，通过漏电、充电电流变化分析了钽电容的失效模式，利用扫描电镜观察钽电容的微观结构，讨论了冲击载荷作用下钽电容的失效机理。结果表明：钽电容受冲击后发生短路失效，电压大幅度降低，在自愈完成后电压缓慢上升。随着冲击波超压的增大，钽电容失效的概率增大，钽电容失效的临界超压约为32 MPa。不同类型的电压变化对应不同的失效模式，包括击穿后瞬间自愈、击穿后缓慢自愈和多次击穿自愈。...
为探究钽电容在冲击载荷作用下的失效机制，设计并开展了5组不同强度的钽电容水下爆炸冲击实验，研究了冲击载荷作用下钽电容的电压瞬变特性，通过漏电、充电电流变化分析了钽电容的失效模式，利用扫描电镜观察钽电容的微观结构，讨论了冲击载荷作用下钽电容的失效机理。结果表明：钽电容受冲击后发生短路失效，电压大幅度降低，在自愈完成后电压缓慢上升。随着冲击波超压的增大，钽电容失效的概率增大，钽电容失效的临界超压约为32 MPa。不同类型的电压变化对应不同的失效模式，包括击穿后瞬间自愈、击穿后缓慢自愈和多次击穿自愈。...
2024, 44(4): 043102.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0142
摘要:
墨鱼骨是一种墨鱼内部产生的生物矿化壳，通过调节壳内的气液比从而实现墨鱼的深浅浮动，同时满足轻质和高刚度的力学特性，使墨鱼能够很好地适应深海环境，所以墨鱼骨是一种典型的高比刚度的多孔材料。为探究墨鱼骨结构的力学性能，通过Instron材料试验机和分离式Hopkinson压杆实验装置，对墨鱼骨在不同加载应变率下的力学行为进行研究。研究结果表明，墨鱼骨在准静态加载下，其应力-应变曲线呈现典型的三阶段变化模式，即弹性段、平台段和压实段，具有很好地吸能缓冲作用；随着加载应变率的提高，墨鱼骨的初始压溃应力和...
墨鱼骨是一种墨鱼内部产生的生物矿化壳，通过调节壳内的气液比从而实现墨鱼的深浅浮动，同时满足轻质和高刚度的力学特性，使墨鱼能够很好地适应深海环境，所以墨鱼骨是一种典型的高比刚度的多孔材料。为探究墨鱼骨结构的力学性能，通过Instron材料试验机和分离式Hopkinson压杆实验装置，对墨鱼骨在不同加载应变率下的力学行为进行研究。研究结果表明，墨鱼骨在准静态加载下，其应力-应变曲线呈现典型的三阶段变化模式，即弹性段、平台段和压实段，具有很好地吸能缓冲作用；随着加载应变率的提高，墨鱼骨的初始压溃应力和...
2024, 44(4): 043103.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0315
摘要:
多折角梯形台面折纸（truncated square pyramid, TSP）作为新型折叠结构，具有良好的抗冲击、能量吸收特性并具有模块化易加工的特点。基于此结构模块化形成了单层以及多层夹层板，利用空气炮试验装置研究了背板无支撑的夹层结构以及覆层结构，在不同冲击工况、边界条件下结构的冲击防护性能以及吸能特性。通过测量、对比单层夹层结构的位移时程及冲击后的失效模式，对抗冲击性能进行了评估。利用装于背板的多点压力传感器装置，测量冲击作用下覆层结构对背板不同位置的传递力时程，研究不同工况下的缓冲性能...
多折角梯形台面折纸（truncated square pyramid, TSP）作为新型折叠结构，具有良好的抗冲击、能量吸收特性并具有模块化易加工的特点。基于此结构模块化形成了单层以及多层夹层板，利用空气炮试验装置研究了背板无支撑的夹层结构以及覆层结构，在不同冲击工况、边界条件下结构的冲击防护性能以及吸能特性。通过测量、对比单层夹层结构的位移时程及冲击后的失效模式，对抗冲击性能进行了评估。利用装于背板的多点压力传感器装置，测量冲击作用下覆层结构对背板不同位置的传递力时程，研究不同工况下的缓冲性能...
2024, 44(4): 043104.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0243
摘要:
为了研究循环冲击荷载作用下大理岩的动态力学行为和能量耗散特性，首先采用分离式霍普金森压杆，通过试冲法确定出5种代表性的入射子弹速度，据此完成了大理岩试样的等幅循环冲击试验，并对试样的应力均匀性进行了检验。接着，从应变率时程曲线、应力-应变关系、冲击次数和能量耗散特性等方面对测试数据进行了系统分析。最后，基于能量演化定义损伤变量，探讨了能量耗散与岩样损伤发展之间的关联机制。结果表明：试样应变率时程曲线在低弹速下会出现变化率恒定的平台段，应力-应变曲线在峰后阶段均产生一定的回弹；随着循环次数的增加，...
为了研究循环冲击荷载作用下大理岩的动态力学行为和能量耗散特性，首先采用分离式霍普金森压杆，通过试冲法确定出5种代表性的入射子弹速度，据此完成了大理岩试样的等幅循环冲击试验，并对试样的应力均匀性进行了检验。接着，从应变率时程曲线、应力-应变关系、冲击次数和能量耗散特性等方面对测试数据进行了系统分析。最后，基于能量演化定义损伤变量，探讨了能量耗散与岩样损伤发展之间的关联机制。结果表明：试样应变率时程曲线在低弹速下会出现变化率恒定的平台段，应力-应变曲线在峰后阶段均产生一定的回弹；随着循环次数的增加，...
2024, 44(4): 043201.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0197
摘要:
受比例距离、装药长径比、起爆方式、方位角、冲击波入射角以及反射面相对位置等多种因素的影响，球形装药空中爆炸冲击波荷载的计算方法不适用于柱形装药。为探究柱形装药空中自由场爆炸冲击波入射和反射荷载，首先，开展柱形TNT装药单端起爆的空中爆炸试验，并基于显式动力学分析软件AUTODYN进行数值模拟，通过与试验和规范进行对比，验证了采用的有限元分析方法的适用性。进一步开展考虑比例距离、长径比、起爆方式、方位角和刚性反射等因素的1000余组柱形装药空中爆炸工况的数值模拟。基于模拟结果，揭示了柱形装药空中爆...
受比例距离、装药长径比、起爆方式、方位角、冲击波入射角以及反射面相对位置等多种因素的影响，球形装药空中爆炸冲击波荷载的计算方法不适用于柱形装药。为探究柱形装药空中自由场爆炸冲击波入射和反射荷载，首先，开展柱形TNT装药单端起爆的空中爆炸试验，并基于显式动力学分析软件AUTODYN进行数值模拟，通过与试验和规范进行对比，验证了采用的有限元分析方法的适用性。进一步开展考虑比例距离、长径比、起爆方式、方位角和刚性反射等因素的1000余组柱形装药空中爆炸工况的数值模拟。基于模拟结果，揭示了柱形装药空中爆...
2024, 44(4): 043202.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0246
摘要:
为了研究含钢率对GFRP（glass fiber reinforced polymer）管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响，建立15个组合构件的数值模型，在验证模型正确的基础上，通过分析典型构件的冲击全过程、截面弯矩发展以及破坏时应变分布规律，研究构件在侧向冲击荷载作用下的破坏模式；通过分析构件冲击力时程曲线、侧移时程曲线以及能量变化情况，探究含钢率对不同长细比构件抗冲击性能的影响。结果表明：与未配置钢骨的构件相比，GFRP管-钢骨混凝土构件的抗冲击承载力提高了7%~134%，侧向位移减小了...
为了研究含钢率对GFRP（glass fiber reinforced polymer）管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响，建立15个组合构件的数值模型，在验证模型正确的基础上，通过分析典型构件的冲击全过程、截面弯矩发展以及破坏时应变分布规律，研究构件在侧向冲击荷载作用下的破坏模式；通过分析构件冲击力时程曲线、侧移时程曲线以及能量变化情况，探究含钢率对不同长细比构件抗冲击性能的影响。结果表明：与未配置钢骨的构件相比，GFRP管-钢骨混凝土构件的抗冲击承载力提高了7%~134%，侧向位移减小了...
2024, 44(4): 043301.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0388
摘要:
为了研究电磁驱动药型罩形成高速成型弹丸的可行性及弹丸成型特性，基于CQ-7脉冲功率装置，开展了电磁驱动线性药型罩形成弹丸技术实验。结合激光多普勒测速技术，实现了电磁驱动药型罩形成弹丸的速度测量和侵彻铝靶验证。同时，基于流体动力学软件和相应电磁仿真模块，建立了电磁驱动弹丸成型的物理模型和数值模拟方法，模拟了弹丸成型和侵彻铝靶的动力学过程，利用实验结果验证了数值模拟方法的可靠性。在此基础上，研究了等壁厚球缺型药型罩的结构参数以及加载能量对弹丸成型参数的影响规律。结果表明：外曲率半径对弹丸的头部速度影...
为了研究电磁驱动药型罩形成高速成型弹丸的可行性及弹丸成型特性，基于CQ-7脉冲功率装置，开展了电磁驱动线性药型罩形成弹丸技术实验。结合激光多普勒测速技术，实现了电磁驱动药型罩形成弹丸的速度测量和侵彻铝靶验证。同时，基于流体动力学软件和相应电磁仿真模块，建立了电磁驱动弹丸成型的物理模型和数值模拟方法，模拟了弹丸成型和侵彻铝靶的动力学过程，利用实验结果验证了数值模拟方法的可靠性。在此基础上，研究了等壁厚球缺型药型罩的结构参数以及加载能量对弹丸成型参数的影响规律。结果表明：外曲率半径对弹丸的头部速度影...
2024, 44(4): 043302.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0312
摘要:
为研究钨丝/锆基非晶复合材料(WF/Zr-based bulk metallic glass matrix composite，WF/Zr-MG)及93W合金两种弹芯材料对于45钢靶板的侵彻特征机理与损伤特征，利用上述两种弹芯进行对比开展侵彻试验，在宏观和微观层面对侵彻结果进行分析，其中，宏观定量化表征量采用等效直径进行研究，微观层面利用扫描电镜、光学显微镜、XRD衍射仪与显微维氏硬度仪对靶板的微观形貌、相变及硬度特征进行表征。试验结果表明，WF/Zr-MG弹芯完全贯穿靶板，而93W合金弹芯残留...
为研究钨丝/锆基非晶复合材料(WF/Zr-based bulk metallic glass matrix composite，WF/Zr-MG)及93W合金两种弹芯材料对于45钢靶板的侵彻特征机理与损伤特征，利用上述两种弹芯进行对比开展侵彻试验，在宏观和微观层面对侵彻结果进行分析，其中，宏观定量化表征量采用等效直径进行研究，微观层面利用扫描电镜、光学显微镜、XRD衍射仪与显微维氏硬度仪对靶板的微观形貌、相变及硬度特征进行表征。试验结果表明，WF/Zr-MG弹芯完全贯穿靶板，而93W合金弹芯残留...
2024, 44(4): 045201.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0358
摘要:
通过不同装药结构下立方体红砂岩小型爆破实验，分析了岩石的损伤程度和破坏模式，同时引入三参数极值分布函数量化岩石爆破块体尺寸分布特征。此外，根据岩样R1的爆破实验结果进行了有限元数值模型验证，基于验证的模型展开了岩石单孔爆破损伤破裂行为的模拟，讨论了径向、轴向不耦合系数和耦合介质对岩石破碎效果的影响。结果表明，三参数极值分布函数可以较好地表征岩石爆破后破碎块体尺寸分布特征，块体平均尺寸随着不耦合系数的减小呈线性降低趋势，且破碎块度趋于均匀。通过比较不同耦合介质装药时岩石内部的能量分布特征和破坏体积...
通过不同装药结构下立方体红砂岩小型爆破实验，分析了岩石的损伤程度和破坏模式，同时引入三参数极值分布函数量化岩石爆破块体尺寸分布特征。此外，根据岩样R1的爆破实验结果进行了有限元数值模型验证，基于验证的模型展开了岩石单孔爆破损伤破裂行为的模拟，讨论了径向、轴向不耦合系数和耦合介质对岩石破碎效果的影响。结果表明，三参数极值分布函数可以较好地表征岩石爆破后破碎块体尺寸分布特征，块体平均尺寸随着不耦合系数的减小呈线性降低趋势，且破碎块度趋于均匀。通过比较不同耦合介质装药时岩石内部的能量分布特征和破坏体积...
2024, 44(4): 045301.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0367
摘要:
运用平行法爆炸焊接工艺，开展了TA2/AZ31B/2024Al多层轻质金属板材爆炸焊接实验。通过扫描电镜、电子背散射衍射、分离式霍普金森压杆及三维轮廓扫描等测试技术，对多层爆炸焊接复合板界面微观结构特征、材料物相变化规律、复合板材动态力学性能及材料冲击断口特征开展了系统研究。研究结果表明：焊后多层轻质金属复合板的4个焊接界面均呈现出爆炸焊接特有的波形结构特征，结合界面处无明显缺陷，总体焊接质量良好。结合界面处晶粒发生细化并形成细晶区，1060Al过渡层内晶粒组织由于强塑性变形呈现典型的拉长层状晶...
运用平行法爆炸焊接工艺，开展了TA2/AZ31B/2024Al多层轻质金属板材爆炸焊接实验。通过扫描电镜、电子背散射衍射、分离式霍普金森压杆及三维轮廓扫描等测试技术，对多层爆炸焊接复合板界面微观结构特征、材料物相变化规律、复合板材动态力学性能及材料冲击断口特征开展了系统研究。研究结果表明：焊后多层轻质金属复合板的4个焊接界面均呈现出爆炸焊接特有的波形结构特征，结合界面处无明显缺陷，总体焊接质量良好。结合界面处晶粒发生细化并形成细晶区，1060Al过渡层内晶粒组织由于强塑性变形呈现典型的拉长层状晶...
2024, 44(4): 045401.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0263
摘要:
为寻求新型、清洁、高效的聚乙烯粉尘爆炸抑制剂，将镁铝水滑石用于聚乙烯粉尘爆炸抑制，并从爆炸超压和最低着火温度两方面，分析了镁铝水滑石抑制聚乙烯粉尘爆炸特性，并与氢氧化铝、氢氧化镁进行对比。结果表明，镁铝水滑石对聚乙烯粉尘爆炸超压和最低着火温度的抑制作用均优于氢氧化铝和氢氧化镁。在爆炸超压的抑制方面，在抑制比为2时，镁铝水滑石可完全抑制聚乙烯粉尘爆炸，而氢氧化铝和氢氧化镁对聚乙烯达到完全抑爆所需的抑制比分别为4和5。最低着火温度的抑制方面，抑制比为1时，镁铝水滑石可使聚乙烯粉尘的最低着火温度提高2...
为寻求新型、清洁、高效的聚乙烯粉尘爆炸抑制剂，将镁铝水滑石用于聚乙烯粉尘爆炸抑制，并从爆炸超压和最低着火温度两方面，分析了镁铝水滑石抑制聚乙烯粉尘爆炸特性，并与氢氧化铝、氢氧化镁进行对比。结果表明，镁铝水滑石对聚乙烯粉尘爆炸超压和最低着火温度的抑制作用均优于氢氧化铝和氢氧化镁。在爆炸超压的抑制方面，在抑制比为2时，镁铝水滑石可完全抑制聚乙烯粉尘爆炸，而氢氧化铝和氢氧化镁对聚乙烯达到完全抑爆所需的抑制比分别为4和5。最低着火温度的抑制方面，抑制比为1时，镁铝水滑石可使聚乙烯粉尘的最低着火温度提高2...
2024, 44(4): 045402.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0295
摘要:
为进一步揭示金属丝网阻抑掺氢甲烷燃烧火焰传播特征的规律，通过实验研究了掺氢比例对不同孔隙密度金属丝网阻火过程的影响。结果表明：随着掺氢比例的增加，金属丝网的阻火难度加大，金属丝网的阻火效果可由成功转为失败，对火焰传播的影响作用可能从抑制转变为促进；当金属丝网阻火失败时，金属丝网会引起火焰褶皱并导致火焰加速，但郁金香形火焰的首现时间有所延迟；随着掺氢比例的增大，火焰穿过金属丝网后的加速现象更为明显；提高金属丝网孔隙密度可提高金属丝网对掺氢甲烷预混火焰的阻火能力，孔隙密度越大，阻火能力越强；60 m...
为进一步揭示金属丝网阻抑掺氢甲烷燃烧火焰传播特征的规律，通过实验研究了掺氢比例对不同孔隙密度金属丝网阻火过程的影响。结果表明：随着掺氢比例的增加，金属丝网的阻火难度加大，金属丝网的阻火效果可由成功转为失败，对火焰传播的影响作用可能从抑制转变为促进；当金属丝网阻火失败时，金属丝网会引起火焰褶皱并导致火焰加速，但郁金香形火焰的首现时间有所延迟；随着掺氢比例的增大，火焰穿过金属丝网后的加速现象更为明显；提高金属丝网孔隙密度可提高金属丝网对掺氢甲烷预混火焰的阻火能力，孔隙密度越大，阻火能力越强；60 m...
