2021年 41卷 第11期
在线阅读
PDF 
本文被引
2021, 41(11): 111101.
doi: 10.11883/bzycj-2020-0293
摘要:
高熵合金，以其独特的合金设计和优异的综合性能，成为当下材料研究的热点。本文利用高真空电弧熔炼法成功制备出了CoCrFeNiAlx（x=0, 0.6, 1）系高熵合金，并通过分离式霍普金森压杆对其进行一系列不同应变速率下的动态压缩试验。通过X射线、扫描电镜和透射电镜分析，深入探索了该合金系的晶体结构、微观组织和变形特征。最后，利用修正后的Johnson-Cook (J-C)本构模型，获得了该体系高熵合金的动态本构关系。
高熵合金，以其独特的合金设计和优异的综合性能，成为当下材料研究的热点。本文利用高真空电弧熔炼法成功制备出了CoCrFeNiAlx（x=0, 0.6, 1）系高熵合金，并通过分离式霍普金森压杆对其进行一系列不同应变速率下的动态压缩试验。通过X射线、扫描电镜和透射电镜分析，深入探索了该合金系的晶体结构、微观组织和变形特征。最后，利用修正后的Johnson-Cook (J-C)本构模型，获得了该体系高熵合金的动态本构关系。
2021, 41(11): 112101.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0030
摘要:
为了研究中心点火管火焰在药床中的传播规律，设计了可视化模拟试验平台，开展了不同点火药量、不同装药结构的中心点传火试验。采用高速图像采集系统记录了中心点火管火焰在药床中的传播过程，采用瞬态压力记录仪记录膛内压力的时空变化。结果表明，点火药量为20 g时，出火时间为0.6 ms；点火药量为30 g时，出火时间为1.5 ms；杆状装药床的传火时间平均为2.2 ms，粒状装药床的传火时间平均为3.4 ms，而杆粒混装药床的传火时间为3.1 ms。可见，点火药量对药床出火时间影响显著，较大的点火药量导致药床出火时间延长；不同装药床结构传火性能差异较大，单一杆状装药床传火性能优于单一粒状装药和杆粒混装药床，并且粒状装药床易形成气体壅塞，膛内会出现明显的压力波动现象；根据火焰传播时序位置点，利用一阶指数衰减函数拟合建立了火焰传播过程数学模型，拟合优度大于0.98。
为了研究中心点火管火焰在药床中的传播规律，设计了可视化模拟试验平台，开展了不同点火药量、不同装药结构的中心点传火试验。采用高速图像采集系统记录了中心点火管火焰在药床中的传播过程，采用瞬态压力记录仪记录膛内压力的时空变化。结果表明，点火药量为20 g时，出火时间为0.6 ms；点火药量为30 g时，出火时间为1.5 ms；杆状装药床的传火时间平均为2.2 ms，粒状装药床的传火时间平均为3.4 ms，而杆粒混装药床的传火时间为3.1 ms。可见，点火药量对药床出火时间影响显著，较大的点火药量导致药床出火时间延长；不同装药床结构传火性能差异较大，单一杆状装药床传火性能优于单一粒状装药和杆粒混装药床，并且粒状装药床易形成气体壅塞，膛内会出现明显的压力波动现象；根据火焰传播时序位置点，利用一阶指数衰减函数拟合建立了火焰传播过程数学模型，拟合优度大于0.98。
2021, 41(11): 112102.
doi: 10.11883/bzycj-2020-0465
摘要:
为了研究当量比对汽油燃料两相旋转爆轰发动机工作特性的影响，开展了以高总温空气为氧化剂的气液两相旋转爆轰实验研究。旋转爆轰发动机环形燃烧室外径、内径和长度分别为202、166和155 mm。汽油和高温空气采用高压雾化喷嘴与环缝对撞喷注的方式混合，以此提高推进剂的掺混效果与活性，采用预爆轰管作为点火装置。实验通过改变汽油质量流量改变推进剂当量比，并基于燃烧室内测得的高频动态压力和平均静压，对气液两相旋转爆轰波的传播模态和传播特性以及发动机的工作特性进行了详细分析。实验结果表明：在当量比为0.79～1.25时，燃烧室内均实现了旋转爆轰波的连续自持传播，且随着当量比的增加，爆轰波传播模态从双波对撞/单波的混合模态转变为单波模态；降低当量比至0.61～0.66，爆轰波传播稳定性变差，传播模态表现为间断爆轰以及零星爆轰；进一步降低当量比至0.53，爆轰波起爆失败。此外，燃烧室平均绝对压力与爆轰波平均传播频率均随着当量比的增加呈先增大后减小的趋势，极大值出现在当量比1.19附近。在此工况下获得了最佳实验结果，旋转爆轰波的平均传播频率为1 900.9 Hz，平均传播速度为1 110.8 m/s，与高频压力信号经快速傅里叶变换得到的主频基本一致，爆轰波传播速度存在严重亏损。
为了研究当量比对汽油燃料两相旋转爆轰发动机工作特性的影响，开展了以高总温空气为氧化剂的气液两相旋转爆轰实验研究。旋转爆轰发动机环形燃烧室外径、内径和长度分别为202、166和155 mm。汽油和高温空气采用高压雾化喷嘴与环缝对撞喷注的方式混合，以此提高推进剂的掺混效果与活性，采用预爆轰管作为点火装置。实验通过改变汽油质量流量改变推进剂当量比，并基于燃烧室内测得的高频动态压力和平均静压，对气液两相旋转爆轰波的传播模态和传播特性以及发动机的工作特性进行了详细分析。实验结果表明：在当量比为0.79～1.25时，燃烧室内均实现了旋转爆轰波的连续自持传播，且随着当量比的增加，爆轰波传播模态从双波对撞/单波的混合模态转变为单波模态；降低当量比至0.61～0.66，爆轰波传播稳定性变差，传播模态表现为间断爆轰以及零星爆轰；进一步降低当量比至0.53，爆轰波起爆失败。此外，燃烧室平均绝对压力与爆轰波平均传播频率均随着当量比的增加呈先增大后减小的趋势，极大值出现在当量比1.19附近。在此工况下获得了最佳实验结果，旋转爆轰波的平均传播频率为1 900.9 Hz，平均传播速度为1 110.8 m/s，与高频压力信号经快速傅里叶变换得到的主频基本一致，爆轰波传播速度存在严重亏损。
2021, 41(11): 112201.
doi: 10.11883/bzycj-2020-0431
摘要:
针对复合圆柱壳在炸药爆轰作用下的动力学响应及在此过程中伴随的失稳问题，研究了其制造工艺中可能出现的缺陷以及圆柱壳中铜线螺旋角和直径对复合圆柱壳稳定性产生的影响。采用SPH-FEM耦合算法，建立了复合圆柱壳二维细节模型，并提出了一种基于圆柱壳内壁粒子速度历史的失稳判据，计算了在不同参数条件下复合圆柱壳的失稳时间及对应的压缩率，对影响复合圆柱壳稳定性的因素进行了评估。分析结果表明，在复合圆柱壳制备过程中存在的折返层缺陷和铜线直径对复合圆柱壳的稳定性有较大影响，而螺旋角度对其稳定性影响不大。
针对复合圆柱壳在炸药爆轰作用下的动力学响应及在此过程中伴随的失稳问题，研究了其制造工艺中可能出现的缺陷以及圆柱壳中铜线螺旋角和直径对复合圆柱壳稳定性产生的影响。采用SPH-FEM耦合算法，建立了复合圆柱壳二维细节模型，并提出了一种基于圆柱壳内壁粒子速度历史的失稳判据，计算了在不同参数条件下复合圆柱壳的失稳时间及对应的压缩率，对影响复合圆柱壳稳定性的因素进行了评估。分析结果表明，在复合圆柱壳制备过程中存在的折返层缺陷和铜线直径对复合圆柱壳的稳定性有较大影响，而螺旋角度对其稳定性影响不大。
2021, 41(11): 113101.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0088
摘要:
利用分离式霍普金森压杆（SHPB），对粗砂岩、中等粒径砂岩和细砂岩进行了应变率为69～83 s–1的动态单轴抗压实验，研究了粒径尺寸效应对砂岩动力特性的影响。通过三维数字图像相关（3D-DIC）技术分析高速摄像图像，获得了砂岩的实时应变场，据此分析了动态荷载下3种粒径砂岩的动力变形特性和裂纹开展行为。结果表明，砂岩弹性应变储能可逆释放的临界应变率随着粒径的减小而升高，动态压缩强度随着粒径减小而增大，动态强度应变率敏感度则与强度规律相反。相较于静态条件下，中等粒径砂岩和细砂岩的动态弹性模量增长了2～3倍，粗砂岩的动态弹性模量增长达5倍以上。细砂岩的动态泊松比相较于静态提高了约25%，中等粒径砂岩的动态泊松比约为静态时的70%。动态裂纹首先出现于试件内部，然后传播至表面，呈现出应变局部化，动态荷载下岩石裂纹的孕育和扩展相比静态条件下均有所提前，其中细砂岩在动态荷载条件下的归一化裂纹起裂阈值仅为峰值强度的10%。微观分析表明，矿物粒径大小和黏土矿物含量分别在砂岩的动力力学性质和裂纹开展行为方面发挥主要作用。
利用分离式霍普金森压杆（SHPB），对粗砂岩、中等粒径砂岩和细砂岩进行了应变率为69～83 s–1的动态单轴抗压实验，研究了粒径尺寸效应对砂岩动力特性的影响。通过三维数字图像相关（3D-DIC）技术分析高速摄像图像，获得了砂岩的实时应变场，据此分析了动态荷载下3种粒径砂岩的动力变形特性和裂纹开展行为。结果表明，砂岩弹性应变储能可逆释放的临界应变率随着粒径的减小而升高，动态压缩强度随着粒径减小而增大，动态强度应变率敏感度则与强度规律相反。相较于静态条件下，中等粒径砂岩和细砂岩的动态弹性模量增长了2～3倍，粗砂岩的动态弹性模量增长达5倍以上。细砂岩的动态泊松比相较于静态提高了约25%，中等粒径砂岩的动态泊松比约为静态时的70%。动态裂纹首先出现于试件内部，然后传播至表面，呈现出应变局部化，动态荷载下岩石裂纹的孕育和扩展相比静态条件下均有所提前，其中细砂岩在动态荷载条件下的归一化裂纹起裂阈值仅为峰值强度的10%。微观分析表明，矿物粒径大小和黏土矿物含量分别在砂岩的动力力学性质和裂纹开展行为方面发挥主要作用。
2021, 41(11): 113102.
doi: 10.11883/bzycj-2020-0444
摘要:
火灾与爆炸通常相伴发生，对工程结构安全造成了严重威胁。为研究高温下钢管混凝土柱抗爆性能，采用ABAQUS有限元软件建立了ISO 834标准火灾作用下钢管混凝土柱抗爆模型。在验证有限元模型可靠性基础上，首先分析了标准火灾作用下钢管混凝土柱抗爆工作机理；其次重点研究了受火时间、材料强度、含钢率以及爆炸当量对构件在标准火灾下抗爆性能的影响。研究结果表明：火灾作用下两端固结的钢管混凝土柱受爆炸荷载时，柱两端首先发生剪切破坏，随后整体发生受弯破坏；随着受火时间增加，钢管耗能占比降低，混凝土塑性变形逐渐成为主要耗能机制；混凝土强度、爆炸当量与轴压比对钢管混凝土柱高温下抗爆性能影响明显，当混凝土立方体抗压强度从30 MPa增加到50 MPa，常温与受火90 min构件抗爆性能分别提高约21%与42%。
火灾与爆炸通常相伴发生，对工程结构安全造成了严重威胁。为研究高温下钢管混凝土柱抗爆性能，采用ABAQUS有限元软件建立了ISO 834标准火灾作用下钢管混凝土柱抗爆模型。在验证有限元模型可靠性基础上，首先分析了标准火灾作用下钢管混凝土柱抗爆工作机理；其次重点研究了受火时间、材料强度、含钢率以及爆炸当量对构件在标准火灾下抗爆性能的影响。研究结果表明：火灾作用下两端固结的钢管混凝土柱受爆炸荷载时，柱两端首先发生剪切破坏，随后整体发生受弯破坏；随着受火时间增加，钢管耗能占比降低，混凝土塑性变形逐渐成为主要耗能机制；混凝土强度、爆炸当量与轴压比对钢管混凝土柱高温下抗爆性能影响明显，当混凝土立方体抗压强度从30 MPa增加到50 MPa，常温与受火90 min构件抗爆性能分别提高约21%与42%。
2021, 41(11): 113103.
doi: 10.11883/bzycj-2020-0374
摘要:
对于比例模型和原型使用不同弹塑性材料的冲击相似性问题，由于弹性和塑性阶段材料特性的差别及其在不同变形阶段的弹性塑性共存现象，将导致原有的结构冲击相似性理论失效。基于薄板冲击问题的理论模型，采用方程分析方法重新推导了材料线弹性以及理想刚塑性共存时的冲击响应的相似律。提出了一种能够同时考虑弹性变形和塑性变形的结构缩放响应相似性分析的厚度补偿方法，并利用数值分析验证了提出方法的适用性。分析结果表明，使用厚度补偿方法得到的比例模型结构响应能够准确地预测原型结构的冲击响应。
对于比例模型和原型使用不同弹塑性材料的冲击相似性问题，由于弹性和塑性阶段材料特性的差别及其在不同变形阶段的弹性塑性共存现象，将导致原有的结构冲击相似性理论失效。基于薄板冲击问题的理论模型，采用方程分析方法重新推导了材料线弹性以及理想刚塑性共存时的冲击响应的相似律。提出了一种能够同时考虑弹性变形和塑性变形的结构缩放响应相似性分析的厚度补偿方法，并利用数值分析验证了提出方法的适用性。分析结果表明，使用厚度补偿方法得到的比例模型结构响应能够准确地预测原型结构的冲击响应。
2021, 41(11): 113301.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0134
摘要:
为探讨轻型陶瓷复合装甲抗侵彻过程中陶瓷的碎裂行为，采用12.7 mm穿燃弹对不同背板厚度及陶瓷厚度下陶瓷/金属复合装甲进行弹道冲击试验。通过观测回收的靶体陶瓷宏观破坏特征，分析不同厚度组合与陶瓷主要破坏特征之间的关系；并通过对陶瓷碎块的多级筛分称重，分析不同厚度组合下陶瓷面板的碎块尺度分布规律。结果表明，陶瓷锥是陶瓷面板的主要破坏形态，其宏观裂纹主要有：径向裂纹、环向裂纹和锥形裂纹。陶瓷锥内可细分为由高压缩应力引起的粉末状较小陶瓷碎块组成的陶瓷粉碎锥和由应力波造成的较大片状陶瓷碎块组成的陶瓷破碎锥。冲击后陶瓷锥内陶瓷碎片尺度分布满足Rosin-Rammler分布模型，当背板厚度增大时，陶瓷半锥角增大，导致陶瓷锥整体体积增大，破碎区占比亦增大，产生的陶瓷碎块以大粒径碎块为主，陶瓷锥内整体破碎尺度增大。当陶瓷厚度增大时，陶瓷锥半锥角及径向裂纹数量基本不变，陶瓷锥内粉碎区占比增大，整体破碎尺度减小。
为探讨轻型陶瓷复合装甲抗侵彻过程中陶瓷的碎裂行为，采用12.7 mm穿燃弹对不同背板厚度及陶瓷厚度下陶瓷/金属复合装甲进行弹道冲击试验。通过观测回收的靶体陶瓷宏观破坏特征，分析不同厚度组合与陶瓷主要破坏特征之间的关系；并通过对陶瓷碎块的多级筛分称重，分析不同厚度组合下陶瓷面板的碎块尺度分布规律。结果表明，陶瓷锥是陶瓷面板的主要破坏形态，其宏观裂纹主要有：径向裂纹、环向裂纹和锥形裂纹。陶瓷锥内可细分为由高压缩应力引起的粉末状较小陶瓷碎块组成的陶瓷粉碎锥和由应力波造成的较大片状陶瓷碎块组成的陶瓷破碎锥。冲击后陶瓷锥内陶瓷碎片尺度分布满足Rosin-Rammler分布模型，当背板厚度增大时，陶瓷半锥角增大，导致陶瓷锥整体体积增大，破碎区占比亦增大，产生的陶瓷碎块以大粒径碎块为主，陶瓷锥内整体破碎尺度增大。当陶瓷厚度增大时，陶瓷锥半锥角及径向裂纹数量基本不变，陶瓷锥内粉碎区占比增大，整体破碎尺度减小。
2021, 41(11): 113302.
doi: 10.11883/bzycj-2020-0463
摘要:
为研究结构弹体对钢筋混凝土靶的高速侵彻破坏效应，利用口径35 mm弹道炮开展了1 030～1 520 m/s速度范围内的高速侵彻试验，获得了弹体的撞击速度、破坏形态、剩余长度、剩余质量和靶体中的侵彻深度及成坑尺寸等试验数据，分析了侵彻深度和侵彻机理随速度的变化关系。结果表明：在1 030～1 390 m/s的速度范围内，弹体头部磨蚀，磨蚀程度随侵彻速度增加而加剧，侵彻深度随撞击速度近似线性增大；撞击速度在1 390～1 480 m/s范围内，弹体头部严重磨蚀，侵彻深度随撞击速度增加而减小；撞击速度大于1 480 m/s后，弹体严重破碎，侵彻深度急剧下降。针对结构弹体高速侵彻过程中的破坏特点，将侵彻速度划分为刚体侵彻区、准刚体侵彻区、侵蚀体侵彻区和破碎体侵彻区，可为钻地弹结构设计提供参考。
为研究结构弹体对钢筋混凝土靶的高速侵彻破坏效应，利用口径35 mm弹道炮开展了1 030～1 520 m/s速度范围内的高速侵彻试验，获得了弹体的撞击速度、破坏形态、剩余长度、剩余质量和靶体中的侵彻深度及成坑尺寸等试验数据，分析了侵彻深度和侵彻机理随速度的变化关系。结果表明：在1 030～1 390 m/s的速度范围内，弹体头部磨蚀，磨蚀程度随侵彻速度增加而加剧，侵彻深度随撞击速度近似线性增大；撞击速度在1 390～1 480 m/s范围内，弹体头部严重磨蚀，侵彻深度随撞击速度增加而减小；撞击速度大于1 480 m/s后，弹体严重破碎，侵彻深度急剧下降。针对结构弹体高速侵彻过程中的破坏特点，将侵彻速度划分为刚体侵彻区、准刚体侵彻区、侵蚀体侵彻区和破碎体侵彻区，可为钻地弹结构设计提供参考。
2021, 41(11): 113303.
doi: 10.11883/bzycj-2020-0276
摘要:
针对弹性楔形体砰击载荷及结构响应问题，采用理论解析计算方法以及任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE)流固耦合数值计算方法开展研究。分别分析不同边界条件、入水速度、板厚以及斜升角对弹性结构所受砰击力及结构响应的影响及变化规律，并探讨砰击载荷时间历程和物面分布特性。结果表明，通过增大斜升角可有效降低弹性楔形体砰击载荷和结构响应，斜升角自10°增大至30°，无量纲砰击力峰值减小至6.9%，结构变形极值减小至6.5%。可通过水弹性因数\begin{document}${ {R_{\text{F}}} = {C_{\text{B}}}\tan \beta \sqrt {EI/(\rho {L^3})} /v }$\end{document} ![]()
![]()
针对弹性楔形体砰击载荷及结构响应问题，采用理论解析计算方法以及任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE)流固耦合数值计算方法开展研究。分别分析不同边界条件、入水速度、板厚以及斜升角对弹性结构所受砰击力及结构响应的影响及变化规律，并探讨砰击载荷时间历程和物面分布特性。结果表明，通过增大斜升角可有效降低弹性楔形体砰击载荷和结构响应，斜升角自10°增大至30°，无量纲砰击力峰值减小至6.9%，结构变形极值减小至6.5%。可通过水弹性因数
2021, 41(11): 114101.
doi: 10.11883/bzycj-2020-0427
摘要:
为了实现对材料或结构的双向高应变率同步拉伸加载，基于曲杆中弹性应力波传播理论和Hopkinson杆原理，首先在对称的人字形曲杆结构中同时产生和传递两路压缩波，再经过接触转接头反射形成沿拉伸加载杆传播的双向拉伸波，实现对试样的双向动态拉伸。同时，为理解人字形曲杆几何构形对弹性压缩波传播的影响规律，对该加载装置进行了动力学分析和ABAQUS有限元模拟。研究发现，理想方波构形的压缩弹性波经过曲杆传播后，方波的平台段随着杆弯曲角度的增大出现前高后低的倾斜现象，同时大曲率杆引起的波形失真更严重。为获取常规方波或梯形波的平台段，也可采用定量优化的锥形撞击杆，产生前低后高的加载波，来抵消曲杆传递中的倾斜失真。最后，为了验证该加载系统的有效性，搭建了小型人字形曲杆高应变率双向拉伸装置进行试验测试。结果表明，该装置实现了脉宽约为54 μs的双向拉伸加载波良好的同步，两路波形起始点时间差可以控制在约2.5 μs以内，幅值差约6×10−6。同时对2024铝合金试样进行了双向拉伸试验，取得良好的试验效果。
为了实现对材料或结构的双向高应变率同步拉伸加载，基于曲杆中弹性应力波传播理论和Hopkinson杆原理，首先在对称的人字形曲杆结构中同时产生和传递两路压缩波，再经过接触转接头反射形成沿拉伸加载杆传播的双向拉伸波，实现对试样的双向动态拉伸。同时，为理解人字形曲杆几何构形对弹性压缩波传播的影响规律，对该加载装置进行了动力学分析和ABAQUS有限元模拟。研究发现，理想方波构形的压缩弹性波经过曲杆传播后，方波的平台段随着杆弯曲角度的增大出现前高后低的倾斜现象，同时大曲率杆引起的波形失真更严重。为获取常规方波或梯形波的平台段，也可采用定量优化的锥形撞击杆，产生前低后高的加载波，来抵消曲杆传递中的倾斜失真。最后，为了验证该加载系统的有效性，搭建了小型人字形曲杆高应变率双向拉伸装置进行试验测试。结果表明，该装置实现了脉宽约为54 μs的双向拉伸加载波良好的同步，两路波形起始点时间差可以控制在约2.5 μs以内，幅值差约6×10−6。同时对2024铝合金试样进行了双向拉伸试验，取得良好的试验效果。
2021, 41(11): 114102.
doi: 10.11883/bzycj-2020-0449
摘要:
针对爆炸加载下金属柱壳膨胀断裂破片软回收的研究需求，本文通过理论分析和初步的数值模拟设计了由低密度聚氨酯泡沫与水介质为主体的回收装置。与传统单一材料为主的回收装置相比，该回收装置既能在破片高速阶段将低阻抗聚氨酯泡沫对破片的冲击压力减小到约为水对破片冲击压力的1/3，又使破片速度全程持续地较大幅度衰减，还能在破片低速阶段又能充分利用水介质密度大的优势，减小以聚氨酯泡沫单一材料为主的回收装置尺寸。依托该装置开展了炸药加载下304不锈钢柱壳膨胀断裂回收实验。通过测量回收池外壁速度、检查实验后的回收池外观，发现回收池池壁和底部完好，可以重复使用；通过对回收破片称重统计，破片回收率超过85%，破片内外界面辨识度高，破片表面车刀纹清晰可见，内部可见多条未贯穿的裂纹。表明该回收装置对破片的冲击损伤显著降低。根据破片断口和表面信息，推测了破片在金属柱壳的大致位置。本文最后初步给出了回收破片的平均厚度及质量分布等相关信息的统计结果。
针对爆炸加载下金属柱壳膨胀断裂破片软回收的研究需求，本文通过理论分析和初步的数值模拟设计了由低密度聚氨酯泡沫与水介质为主体的回收装置。与传统单一材料为主的回收装置相比，该回收装置既能在破片高速阶段将低阻抗聚氨酯泡沫对破片的冲击压力减小到约为水对破片冲击压力的1/3，又使破片速度全程持续地较大幅度衰减，还能在破片低速阶段又能充分利用水介质密度大的优势，减小以聚氨酯泡沫单一材料为主的回收装置尺寸。依托该装置开展了炸药加载下304不锈钢柱壳膨胀断裂回收实验。通过测量回收池外壁速度、检查实验后的回收池外观，发现回收池池壁和底部完好，可以重复使用；通过对回收破片称重统计，破片回收率超过85%，破片内外界面辨识度高，破片表面车刀纹清晰可见，内部可见多条未贯穿的裂纹。表明该回收装置对破片的冲击损伤显著降低。根据破片断口和表面信息，推测了破片在金属柱壳的大致位置。本文最后初步给出了回收破片的平均厚度及质量分布等相关信息的统计结果。
2021, 41(11): 114201.
doi: 10.11883/bzycj-2020-0366
摘要:
为了提高对冲击波强间断处的分辨率，通过引入弧长参数，使网格自适应地朝着间断处移动，并结合高精度WENO数值格式，进而达到了对大梯度物理量的高分辨率捕捉。针对网格移动造成的非均匀和非正交现象，通过坐标变换，使得计算过程在均匀正交的计算空间中进行。通过和有限体积下的数值结果对比，结合数值误差分析，可以看到高阶伪弧长数值算法不仅保证了高精度而且对间断的捕捉更加明显，在间断附近解的整体光滑性较好，网格的自适应移动使得解的奇异性得到了削弱，因此可以削弱高阶格式容易引起数值振荡这个缺点。最后采用高阶伪弧长算法计算了化学反应流问题，结果表明高阶伪弧长算法有着较快的收敛率，对于解决爆炸与冲击强间断问题有着较为明显的优势。
为了提高对冲击波强间断处的分辨率，通过引入弧长参数，使网格自适应地朝着间断处移动，并结合高精度WENO数值格式，进而达到了对大梯度物理量的高分辨率捕捉。针对网格移动造成的非均匀和非正交现象，通过坐标变换，使得计算过程在均匀正交的计算空间中进行。通过和有限体积下的数值结果对比，结合数值误差分析，可以看到高阶伪弧长数值算法不仅保证了高精度而且对间断的捕捉更加明显，在间断附近解的整体光滑性较好，网格的自适应移动使得解的奇异性得到了削弱，因此可以削弱高阶格式容易引起数值振荡这个缺点。最后采用高阶伪弧长算法计算了化学反应流问题，结果表明高阶伪弧长算法有着较快的收敛率，对于解决爆炸与冲击强间断问题有着较为明显的优势。
2021, 41(11): 115201.
doi: 10.11883/bzycj-2020-0378
摘要:
为了研究爆破荷载对浅埋小净距隧道围岩造成的损伤影响，以济南顺河快速路南延工程浅埋暗挖段为工程背景，通过LSDYNA软件将建立的各向异性动态损伤本构用于隧道爆破的损伤数值模拟，研究炮孔周围的损伤范围；并基于声波测试原理，对浅埋小净距隧道围岩的损伤进行了现场探测。结果表明：在数值模拟中，单个炮孔爆破形成的最大损伤影响半径为0.58 m，最大损伤影响深度为1.88 m，根据岩体的损伤破坏阈值，岩体的破坏水平范围可达0.14 m，破坏深度为1.70 m；根据现场探测，中夹岩受双线隧道交替爆破开挖其损伤程度较围岩其他部位要高，爆破开挖对隧道围岩造成的损伤范围在0.50 m左右，与模拟结果相接近，验证了各向异性动态损伤本构的准确性。研究成果对浅埋小净距隧道的爆破开挖和损伤控制具有一定指导作用。
为了研究爆破荷载对浅埋小净距隧道围岩造成的损伤影响，以济南顺河快速路南延工程浅埋暗挖段为工程背景，通过LSDYNA软件将建立的各向异性动态损伤本构用于隧道爆破的损伤数值模拟，研究炮孔周围的损伤范围；并基于声波测试原理，对浅埋小净距隧道围岩的损伤进行了现场探测。结果表明：在数值模拟中，单个炮孔爆破形成的最大损伤影响半径为0.58 m，最大损伤影响深度为1.88 m，根据岩体的损伤破坏阈值，岩体的破坏水平范围可达0.14 m，破坏深度为1.70 m；根据现场探测，中夹岩受双线隧道交替爆破开挖其损伤程度较围岩其他部位要高，爆破开挖对隧道围岩造成的损伤范围在0.50 m左右，与模拟结果相接近，验证了各向异性动态损伤本构的准确性。研究成果对浅埋小净距隧道的爆破开挖和损伤控制具有一定指导作用。
2021, 41(11): 115401.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0078
摘要:
为探索洞库支坑道不同分布形式及分布位置对坑道内油气爆炸超压特性的影响，在控制容积、初始油气浓度以及点火能不变的情况下，开展了不同支坑道分布形式及分布位置条件下油气的爆炸超压特性实验，重点对最大超压、最大超压时间、超压上升速率、爆炸强度指数等主要超压特性参数进行了分析。结果表明：密闭容器内坑道的分布形式及分布位置对容器内油气爆炸超压特性有显著影响。相对布置形式下最大超压、最大超压上升速率、爆炸强度指数均小于一字排开和交错布置，达到最大超压和最大超压上升速率的时间也有所延后。3种不同分支坑道分布位置下，最大爆炸超压上升速率和爆炸强度指数由大到小依次为：远离点火端、靠近点火端、沿主坑道均匀分布。分支坑道距离点火端越远，爆炸强度指数越大, 分支坑道距离点火端越近，达到最大爆炸超压上升速率的时间越提前。
为探索洞库支坑道不同分布形式及分布位置对坑道内油气爆炸超压特性的影响，在控制容积、初始油气浓度以及点火能不变的情况下，开展了不同支坑道分布形式及分布位置条件下油气的爆炸超压特性实验，重点对最大超压、最大超压时间、超压上升速率、爆炸强度指数等主要超压特性参数进行了分析。结果表明：密闭容器内坑道的分布形式及分布位置对容器内油气爆炸超压特性有显著影响。相对布置形式下最大超压、最大超压上升速率、爆炸强度指数均小于一字排开和交错布置，达到最大超压和最大超压上升速率的时间也有所延后。3种不同分支坑道分布位置下，最大爆炸超压上升速率和爆炸强度指数由大到小依次为：远离点火端、靠近点火端、沿主坑道均匀分布。分支坑道距离点火端越远，爆炸强度指数越大, 分支坑道距离点火端越近，达到最大爆炸超压上升速率的时间越提前。
