2006年 26卷 第1期
2006, 26(1): 1-6.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0001-06
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本文被引
摘要:
利用FEM和SPH算法相结合给出弹体冲击和贯穿混凝土的三维数值模拟。将弹体划分为四面体有限元网格，混凝土划分为光滑粒子。为形成单元方便，将弹体划分成三个独立的模块并且这三个独立的模块具有拼凑功能。给出光滑粒子-有限元界面的滑移面算法。为了提高计算效率，在程序的前处理中预设界面的从属点和每个光滑粒子的关联点。计算结果与实验结果对比表明，FEM和SPH算法相结合及编制的程序能有效模拟弹体对混凝土的三维冲击和贯穿过程。同时给出在垂直冲击中二维计算与三维计算的差别。
利用FEM和SPH算法相结合给出弹体冲击和贯穿混凝土的三维数值模拟。将弹体划分为四面体有限元网格，混凝土划分为光滑粒子。为形成单元方便，将弹体划分成三个独立的模块并且这三个独立的模块具有拼凑功能。给出光滑粒子-有限元界面的滑移面算法。为了提高计算效率，在程序的前处理中预设界面的从属点和每个光滑粒子的关联点。计算结果与实验结果对比表明，FEM和SPH算法相结合及编制的程序能有效模拟弹体对混凝土的三维冲击和贯穿过程。同时给出在垂直冲击中二维计算与三维计算的差别。
2006, 26(1): 7-11.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0007-05
摘要:
利用激光速度干涉仪研究了含微米铝粉和纳米铝粉复合炸药加速金属平板的能力，结果表明纳米铝粉的引入能够获得更大的金属平板自由面速度，其反应时间比微米复合含铝炸药缩短35.1%。研究了氧化剂的形态对含铝炸药性能的影响，用物理化学手段获得的RDX/AP复合粒子复合粒子制作的含铝炸药加速金属平板的能力优于机械混合RDX/AP的含铝炸药，前者的反应时间也比后者短。此外，还研究了以富氧炸药取代RDX获得的含铝炸药的性能，结果表明其加速金属平板的速度比RDX/Al复合炸药提高10%。
利用激光速度干涉仪研究了含微米铝粉和纳米铝粉复合炸药加速金属平板的能力，结果表明纳米铝粉的引入能够获得更大的金属平板自由面速度，其反应时间比微米复合含铝炸药缩短35.1%。研究了氧化剂的形态对含铝炸药性能的影响，用物理化学手段获得的RDX/AP复合粒子复合粒子制作的含铝炸药加速金属平板的能力优于机械混合RDX/AP的含铝炸药，前者的反应时间也比后者短。此外，还研究了以富氧炸药取代RDX获得的含铝炸药的性能，结果表明其加速金属平板的速度比RDX/Al复合炸药提高10%。
2006, 26(1): 12-20.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0012-09
摘要:
利用直径100 mm的Hopkinson压杆和薄圆形铝片作为波形整形器，用不同弹速径向冲击平台巴西圆盘试样以研究大理岩的动态拉伸强度。分析了试样的应变率、破坏时间、破坏模式，以及破坏过程中的载荷-应变关系，得到了关于大理岩在高应变率下拉伸强度及弹性模量的一些结论。考虑了试样的尺寸大小及两个平台附近应力的时间不均匀性与空间不均匀性对实验结果的影响。同时，利用有限元法对平台巴西圆盘试样的动态应力分布进行了数值模拟，验证了动态劈裂拉伸实验的有效性。
利用直径100 mm的Hopkinson压杆和薄圆形铝片作为波形整形器，用不同弹速径向冲击平台巴西圆盘试样以研究大理岩的动态拉伸强度。分析了试样的应变率、破坏时间、破坏模式，以及破坏过程中的载荷-应变关系，得到了关于大理岩在高应变率下拉伸强度及弹性模量的一些结论。考虑了试样的尺寸大小及两个平台附近应力的时间不均匀性与空间不均匀性对实验结果的影响。同时，利用有限元法对平台巴西圆盘试样的动态应力分布进行了数值模拟，验证了动态劈裂拉伸实验的有效性。
2006, 26(1): 21-26.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0021-06
摘要:
为了得到抗弹性能较好的装甲，将反应装甲与陶瓷复合装甲集成。由长杆弹侵彻复合装甲的理论和撞击反应装甲时的动量定理，得出计算模型。据此模型进行了侵彻深度的数值计算，并证明相同面密度的集成装甲的抗弹性能明显优于陶瓷复合装甲。根据此计算模型对集成装甲进行优化设计，以得到较轻和抗弹性能较好的装甲。
为了得到抗弹性能较好的装甲，将反应装甲与陶瓷复合装甲集成。由长杆弹侵彻复合装甲的理论和撞击反应装甲时的动量定理，得出计算模型。据此模型进行了侵彻深度的数值计算，并证明相同面密度的集成装甲的抗弹性能明显优于陶瓷复合装甲。根据此计算模型对集成装甲进行优化设计，以得到较轻和抗弹性能较好的装甲。
2006, 26(1): 27-32.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0027-06
摘要:
采用基于红宝石激光器（波长694.3 nm）的纹影系统，对气相爆轰波绕射进行了初步的流场显示研究。采用单色激光和合适半带宽（15 nm）的滤光片，有效地消除了爆轰波自发光对流场显示的影响。合理设置激光器同步控制系统的触发延时，得到了序列的爆轰波阵面纹影照片。结果表明：图像清晰地显示了爆轰波阵面的诱导激波、横波及化学反应区。当爆轰波在左尖点处绕射，受稀疏波作用，诱导激波与化学反应区明显分离，导致爆轰波衰减为爆燃。分离的诱导激波和折皱的化学反应区在纹影图上清晰可见。诱导激波在垂直支管右壁面反射，诱导二次起爆。畸变爆轰波在水平和垂直支管中均发生马赫反射。提高初压，爆轰波受分叉口几何属性的影响减小，畸变爆轰波在水平和垂直支管下游较易恢复为自持爆轰波。
采用基于红宝石激光器（波长694.3 nm）的纹影系统，对气相爆轰波绕射进行了初步的流场显示研究。采用单色激光和合适半带宽（15 nm）的滤光片，有效地消除了爆轰波自发光对流场显示的影响。合理设置激光器同步控制系统的触发延时，得到了序列的爆轰波阵面纹影照片。结果表明：图像清晰地显示了爆轰波阵面的诱导激波、横波及化学反应区。当爆轰波在左尖点处绕射，受稀疏波作用，诱导激波与化学反应区明显分离，导致爆轰波衰减为爆燃。分离的诱导激波和折皱的化学反应区在纹影图上清晰可见。诱导激波在垂直支管右壁面反射，诱导二次起爆。畸变爆轰波在水平和垂直支管中均发生马赫反射。提高初压，爆轰波受分叉口几何属性的影响减小，畸变爆轰波在水平和垂直支管下游较易恢复为自持爆轰波。
2006, 26(1): 33-38.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0033-06
摘要:
提出一种二维非线性弹塑性质量-弹簧-连杆模型，该模型将泡沫金属材料离散成许多质量块，质量块在受载方向由非线性弹塑性弹簧连接，垂直于受载方向由可延伸的弹性连杆铰接。采用该模型模拟并分析了层非均匀泡沫金属材料及局部不均匀泡沫金属材料在冲击载荷下的变形特性，说明了非均匀性对泡沫金属材料冲击变形的影响。
提出一种二维非线性弹塑性质量-弹簧-连杆模型，该模型将泡沫金属材料离散成许多质量块，质量块在受载方向由非线性弹塑性弹簧连接，垂直于受载方向由可延伸的弹性连杆铰接。采用该模型模拟并分析了层非均匀泡沫金属材料及局部不均匀泡沫金属材料在冲击载荷下的变形特性，说明了非均匀性对泡沫金属材料冲击变形的影响。
2006, 26(1): 39-45.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0039-07
摘要:
通过单层KIEWITT8型网壳模型在落锤撞击作用下的实验，研究单层网壳在撞击作用下的动力稳定性。利用动态应变仪和力传感器，获取了落锤撞击网壳时撞击力时程曲线、杆件轴力时程曲线和稳定临界力。利用高速摄影机拍摄了撞击历程、撞击失稳模态及破坏形态。结果表明：撞击作用为三角脉冲荷载形式，其最大幅值和脉宽与撞击冲量和网壳所处变形阶段的刚度性能相关；撞击荷载持续作用的时间为3.00~22.36 ms；撞击接触时间的突然增大对应着网壳的失稳；杆件开始响应的时刻比撞击力开始作用的时刻滞后0.2~0.4 ms；对失稳前的撞击，落锤回弹速度较大；对失稳时的撞击，落锤回弹速度很小；模型具有较大的后屈曲抗撞击能力，在顶点垂直撞击下没有发生连续断裂。
通过单层KIEWITT8型网壳模型在落锤撞击作用下的实验，研究单层网壳在撞击作用下的动力稳定性。利用动态应变仪和力传感器，获取了落锤撞击网壳时撞击力时程曲线、杆件轴力时程曲线和稳定临界力。利用高速摄影机拍摄了撞击历程、撞击失稳模态及破坏形态。结果表明：撞击作用为三角脉冲荷载形式，其最大幅值和脉宽与撞击冲量和网壳所处变形阶段的刚度性能相关；撞击荷载持续作用的时间为3.00~22.36 ms；撞击接触时间的突然增大对应着网壳的失稳；杆件开始响应的时刻比撞击力开始作用的时刻滞后0.2~0.4 ms；对失稳前的撞击，落锤回弹速度较大；对失稳时的撞击，落锤回弹速度很小；模型具有较大的后屈曲抗撞击能力，在顶点垂直撞击下没有发生连续断裂。
2006, 26(1): 46-52.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0046-07
摘要:
利用分离式霍布金森压杆(SHPB)实验技术和MTS材料实验机对两组不同孔径、不同密度的开孔泡沫铝合金进行了准静态和动态压缩实验研究。实验结果表明：泡沫铝合金的静态和动态变形过程均具有泡沫材料变形的三个阶段特征。开孔泡沫铝合金的变形是均匀变化过程，并不出现局部的变形带。与相对密度对力学性能的影响相比，孔径大小的影响可以忽略不计。在考察的应变率范围内，屈服应力对应变率并不很敏感。
利用分离式霍布金森压杆(SHPB)实验技术和MTS材料实验机对两组不同孔径、不同密度的开孔泡沫铝合金进行了准静态和动态压缩实验研究。实验结果表明：泡沫铝合金的静态和动态变形过程均具有泡沫材料变形的三个阶段特征。开孔泡沫铝合金的变形是均匀变化过程，并不出现局部的变形带。与相对密度对力学性能的影响相比，孔径大小的影响可以忽略不计。在考察的应变率范围内，屈服应力对应变率并不很敏感。
2006, 26(1): 53-58.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0053-06
摘要:
简要介绍了基于黎曼解的光滑粒子法,并将改进的SPH方法应用于超高速碰撞，对二维轴对称条件下的弹丸超高速碰撞薄板问题进行了数值模拟，研究了靶板厚度、弹丸速度、弹丸形状等因素对形成碎片云的影响。通过与实验数据比较，该算法模拟的碎片云的形状及特征与实验相吻合，验证了光滑粒子法对冲击动力学问题数值模拟的有效性。
简要介绍了基于黎曼解的光滑粒子法,并将改进的SPH方法应用于超高速碰撞，对二维轴对称条件下的弹丸超高速碰撞薄板问题进行了数值模拟，研究了靶板厚度、弹丸速度、弹丸形状等因素对形成碎片云的影响。通过与实验数据比较，该算法模拟的碎片云的形状及特征与实验相吻合，验证了光滑粒子法对冲击动力学问题数值模拟的有效性。
2006, 26(1): 59-64.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0059-06
摘要:
采用刚塑性模型对双层长扁平绕带式压力容器受径向矩形脉冲内压作用的动力响应进行了分析，给出了结构在中载和高载作用下的变形模态、极限压力、响应时间和残余位移的表达式。计算结果表明，该种容器的静态极限压力值低于整体式压力容器的相应值;绕带层残余位移远大于其内壳和整体式压力容器的残余位移;当所受高载小于24.5 MPa时比整体式压力容器具有更强的抗冲击能力。
采用刚塑性模型对双层长扁平绕带式压力容器受径向矩形脉冲内压作用的动力响应进行了分析，给出了结构在中载和高载作用下的变形模态、极限压力、响应时间和残余位移的表达式。计算结果表明，该种容器的静态极限压力值低于整体式压力容器的相应值;绕带层残余位移远大于其内壳和整体式压力容器的残余位移;当所受高载小于24.5 MPa时比整体式压力容器具有更强的抗冲击能力。
2006, 26(1): 65-70.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0065-06
摘要:
对多流体界面问题守恒和非守恒格式(M)WENO重构方法进行探讨，采用虚拟流动方法并用Level-Set函数捕捉界面的运动变化。数值模拟结果表明本文的数值方法具有较高的分辨率，并能有效地抑制界面附近的非物理振荡。
对多流体界面问题守恒和非守恒格式(M)WENO重构方法进行探讨，采用虚拟流动方法并用Level-Set函数捕捉界面的运动变化。数值模拟结果表明本文的数值方法具有较高的分辨率，并能有效地抑制界面附近的非物理振荡。
2006, 26(1): 71-78.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0071-08
摘要:
介绍了作者关于动能深侵彻弹研究的部分工作。单纯动能弹侵彻存在侵彻深度上限，在技战术指标一定的前提条件下，弹体结构的优化可令动能深侵彻弹尽可能实现最大侵深。其中弹体结构的力学设计尤为重要，如弹形、弹材、质量比、长径比等。进一步开展弹体结构设计的力学研究，包括头部设计、战斗部后盖、装填比、弹形和弹材、侵彻效应中的尺度律、混凝土靶的设计，最后给出若干实例。
介绍了作者关于动能深侵彻弹研究的部分工作。单纯动能弹侵彻存在侵彻深度上限，在技战术指标一定的前提条件下，弹体结构的优化可令动能深侵彻弹尽可能实现最大侵深。其中弹体结构的力学设计尤为重要，如弹形、弹材、质量比、长径比等。进一步开展弹体结构设计的力学研究，包括头部设计、战斗部后盖、装填比、弹形和弹材、侵彻效应中的尺度律、混凝土靶的设计，最后给出若干实例。
2006, 26(1): 79-83.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0079-05
摘要:
为了研究碳纳米管在冲击扭矩作用下的动力屈曲，采用了连续模型将碳纳米管模拟成半无限长的弹性连续圆柱壳。将冲击扭矩作用下碳纳米管的动力屈曲问题归结为由于扭转应力波传播导致的分叉问题，此分叉问题被化为一个非线性方程组的求解。最后进行了数值分析，讨论了碳纳米管的不同参数对动力屈曲的影响，发现碳纳米管有极强的抗冲击性，临界屈曲剪应力可高达几百吉帕。
为了研究碳纳米管在冲击扭矩作用下的动力屈曲，采用了连续模型将碳纳米管模拟成半无限长的弹性连续圆柱壳。将冲击扭矩作用下碳纳米管的动力屈曲问题归结为由于扭转应力波传播导致的分叉问题，此分叉问题被化为一个非线性方程组的求解。最后进行了数值分析，讨论了碳纳米管的不同参数对动力屈曲的影响，发现碳纳米管有极强的抗冲击性，临界屈曲剪应力可高达几百吉帕。
2006, 26(1): 84-90.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0084-07
摘要:
运用全解耦流固耦合理论，建立了水射流冲击岩石介质流固耦合数值分析模型，给出了数值算法，计算分析了考虑和不考虑孔隙流体耦合效应对射流冲击岩石时应力分布的影响规律。结果表明，在射流冲击作用下，如不考虑孔隙流体耦合作用，最大拉应力位于冲击面，离冲击中心径向距离与喷距成正比，最大剪切应力位于岩石冲击中心下部约0.5倍喷嘴直径位置；如考虑孔隙流体耦合作用，最大拉应力位于岩石冲击中心下部约0.4倍喷嘴直径位置。数值分析结果可为水射流破岩机理研究中岩石破坏准则的选择提供依据。
运用全解耦流固耦合理论，建立了水射流冲击岩石介质流固耦合数值分析模型，给出了数值算法，计算分析了考虑和不考虑孔隙流体耦合效应对射流冲击岩石时应力分布的影响规律。结果表明，在射流冲击作用下，如不考虑孔隙流体耦合作用，最大拉应力位于冲击面，离冲击中心径向距离与喷距成正比，最大剪切应力位于岩石冲击中心下部约0.5倍喷嘴直径位置；如考虑孔隙流体耦合作用，最大拉应力位于岩石冲击中心下部约0.4倍喷嘴直径位置。数值分析结果可为水射流破岩机理研究中岩石破坏准则的选择提供依据。
2006, 26(1): 91-96.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)01-0091-06
摘要:
分析了应力波通过不同介质的交界面时，应力波所具有的动量在界面两边的重新分配与影响动量在边界上转移的因素。讨论了靶中应力波幅度和宽度的调控方法、冲击器的飞行速度与厚度的相关性、靶中应力波的平面范围。给出了可调控靶中应力波形的平面低压化爆加载装置的应用实例。
分析了应力波通过不同介质的交界面时，应力波所具有的动量在界面两边的重新分配与影响动量在边界上转移的因素。讨论了靶中应力波幅度和宽度的调控方法、冲击器的飞行速度与厚度的相关性、靶中应力波的平面范围。给出了可调控靶中应力波形的平面低压化爆加载装置的应用实例。
