2022年 42卷 第7期
PDF 
本文被引
在线阅读
2022, 42(7): 072201.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0421
摘要:
为明确水中脉冲放电能量释放过程所产生气泡的脉动和压力波冲击特性，依据能量等效原则，在LS-DYNA软件中建立针-板电极结构的水下爆轰模型，模拟气泡形态。通过与获取的物理图像比对，发现气泡形态和时间演化尺度高度一致。在此基础上，对气泡的冲击特性进一步分析，结果表明：冲击波峰值、气泡脉动周期和半径大小随放电能量增加而加大，随静水压力的增加而减小；当放电电压由14 kV增至20 kV，二次压力波峰值由2.89 MPa升至4.09 MPa，提高41.5%；当静水压力由202.65 kPa增至506.63 kPa，二次压力波峰值从5.15 MPa升至6.36 MPa，提高23.5%，放电能量和水压的增加对二次压力波提升明显；随着距离增加，二次压力波所占冲击波的峰值压力比重，由12.6%增加至35.3%，远场放电位置二次压力波不可忽视。
为明确水中脉冲放电能量释放过程所产生气泡的脉动和压力波冲击特性，依据能量等效原则，在LS-DYNA软件中建立针-板电极结构的水下爆轰模型，模拟气泡形态。通过与获取的物理图像比对，发现气泡形态和时间演化尺度高度一致。在此基础上，对气泡的冲击特性进一步分析，结果表明：冲击波峰值、气泡脉动周期和半径大小随放电能量增加而加大，随静水压力的增加而减小；当放电电压由14 kV增至20 kV，二次压力波峰值由2.89 MPa升至4.09 MPa，提高41.5%；当静水压力由202.65 kPa增至506.63 kPa，二次压力波峰值从5.15 MPa升至6.36 MPa，提高23.5%，放电能量和水压的增加对二次压力波提升明显；随着距离增加，二次压力波所占冲击波的峰值压力比重，由12.6%增加至35.3%，远场放电位置二次压力波不可忽视。
2022, 42(7): 073101.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0051
摘要:
基于分形理论研究了偏折裂纹扩展路径对动载荷作用下黑砂岩的动态断裂力学参数的测试误差影响作用，采用传统的分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）实验装置对修正侧开单裂纹半孔板（improved single cleavage semi-circle specimen, ISCSC）试样进行动态冲击实验，随后采用裂纹扩展计进行裂纹起裂时间与裂纹扩展速度等动态断裂力学参数测试，采用分形理论对测试的裂纹扩展速度与动态应力强度因子进行修正，利用实验-数值法对黑砂岩的动态断裂韧度进行计算。研究结果表明，ISCSC构型构件能够有效应用于岩石材料动态裂纹扩展行为的研究，并发生了止裂现象，经分形修正的裂纹扩展速度与动态断裂韧度更接近实际裂纹动态扩展情况，修正前后得到黑砂岩材料的裂纹扩展速度误差为33.51%，动态断裂韧度最大误差为7.68%，说明利用分形理论对动态断裂韧度等动态断裂参数计算更合理。
基于分形理论研究了偏折裂纹扩展路径对动载荷作用下黑砂岩的动态断裂力学参数的测试误差影响作用，采用传统的分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）实验装置对修正侧开单裂纹半孔板（improved single cleavage semi-circle specimen, ISCSC）试样进行动态冲击实验，随后采用裂纹扩展计进行裂纹起裂时间与裂纹扩展速度等动态断裂力学参数测试，采用分形理论对测试的裂纹扩展速度与动态应力强度因子进行修正，利用实验-数值法对黑砂岩的动态断裂韧度进行计算。研究结果表明，ISCSC构型构件能够有效应用于岩石材料动态裂纹扩展行为的研究，并发生了止裂现象，经分形修正的裂纹扩展速度与动态断裂韧度更接近实际裂纹动态扩展情况，修正前后得到黑砂岩材料的裂纹扩展速度误差为33.51%，动态断裂韧度最大误差为7.68%，说明利用分形理论对动态断裂韧度等动态断裂参数计算更合理。
2022, 42(7): 073102.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0525
摘要:
采用嵌锁组装工艺制备了碳纤维/树脂基复合材料方形蜂窝夹芯梁，实验研究了低速冲击载荷下简支和固支夹芯梁的动态响应及失效机理，获得了不同冲击速度下夹芯梁的失效模式，分析了其损伤演化过程和失效机理，探讨了冲击速度、边界条件、面板质量分布以及槽口方向等因素对夹芯梁破坏模式及承载能力的影响。研究结果表明，芯材长肋板槽口方向对夹芯梁的失效模式有较大影响，槽口向上的芯材跨中部分产生了挤压变形，而槽口向下的芯材跨中部分槽口在拉伸作用下出现了沿槽口开裂失效，继而引起面板脱粘和肋板断裂；同等质量下，较厚的上面板设计可以提高夹芯梁的抗冲击能力，冲击速度越大，夹芯梁的峰值载荷和承载能力越高；固支边界使得夹芯梁的后失效行为呈现出明显的强化效应，在夹芯梁跨中部分发生初始失效后出现了后继的固支端芯材和面板断裂失效模式。
采用嵌锁组装工艺制备了碳纤维/树脂基复合材料方形蜂窝夹芯梁，实验研究了低速冲击载荷下简支和固支夹芯梁的动态响应及失效机理，获得了不同冲击速度下夹芯梁的失效模式，分析了其损伤演化过程和失效机理，探讨了冲击速度、边界条件、面板质量分布以及槽口方向等因素对夹芯梁破坏模式及承载能力的影响。研究结果表明，芯材长肋板槽口方向对夹芯梁的失效模式有较大影响，槽口向上的芯材跨中部分产生了挤压变形，而槽口向下的芯材跨中部分槽口在拉伸作用下出现了沿槽口开裂失效，继而引起面板脱粘和肋板断裂；同等质量下，较厚的上面板设计可以提高夹芯梁的抗冲击能力，冲击速度越大，夹芯梁的峰值载荷和承载能力越高；固支边界使得夹芯梁的后失效行为呈现出明显的强化效应，在夹芯梁跨中部分发生初始失效后出现了后继的固支端芯材和面板断裂失效模式。
2022, 42(7): 073103.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0244
摘要:
结合高速摄影技术，应用SHPB加载装置，分别使用钢制、铝制和有机玻璃制3种透射杆，对直径约7.90、11.80、15.61 mm 3种尺寸的石英玻璃珠进行了低速冲击实验。根据不同透射杆条件下的玻璃珠破碎过程中的载荷-位移曲线，结合有限元软件计算玻璃珠在冲击作用下载荷的变化情况以及实验过程中玻璃珠的应变，探讨了应力调整对玻璃珠破碎过程的影响。结果表明：相同冲击条件作用下，改变透射杆的材料，会改变玻璃珠破碎过程中的载荷分布，即透射端边界波阻抗的改变会导致反射波发生改变，从而导致玻璃珠内部载荷发生变化；透射杆为铝材和有机玻璃材质时，玻璃珠在破碎过程中的载荷明显下降，在加载过程中伴随着垫块的变形，玻璃珠内部的应力调整时间变长；透射杆为钢杆时，玻璃珠的应变主要表现为两端最大，越靠近中间应变越小，对于透射杆为铝杆和有机玻璃杆的玻璃珠，透射端局部出现了卸载行为。采用有机玻璃透射杆之后，局部应力和变形降低的结果使得玻璃珠在经受较大的变形之后发生破碎，表明玻璃珠的破碎行为由局部变形和局部变形梯度共同控制。
结合高速摄影技术，应用SHPB加载装置，分别使用钢制、铝制和有机玻璃制3种透射杆，对直径约7.90、11.80、15.61 mm 3种尺寸的石英玻璃珠进行了低速冲击实验。根据不同透射杆条件下的玻璃珠破碎过程中的载荷-位移曲线，结合有限元软件计算玻璃珠在冲击作用下载荷的变化情况以及实验过程中玻璃珠的应变，探讨了应力调整对玻璃珠破碎过程的影响。结果表明：相同冲击条件作用下，改变透射杆的材料，会改变玻璃珠破碎过程中的载荷分布，即透射端边界波阻抗的改变会导致反射波发生改变，从而导致玻璃珠内部载荷发生变化；透射杆为铝材和有机玻璃材质时，玻璃珠在破碎过程中的载荷明显下降，在加载过程中伴随着垫块的变形，玻璃珠内部的应力调整时间变长；透射杆为钢杆时，玻璃珠的应变主要表现为两端最大，越靠近中间应变越小，对于透射杆为铝杆和有机玻璃杆的玻璃珠，透射端局部出现了卸载行为。采用有机玻璃透射杆之后，局部应力和变形降低的结果使得玻璃珠在经受较大的变形之后发生破碎，表明玻璃珠的破碎行为由局部变形和局部变形梯度共同控制。
2022, 42(7): 073104.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0297
摘要:
在人工海水制备珊瑚砂水泥基复合材料中混杂加入碳纤维和聚丙烯纤维，得到4种不同纤维掺量的碳-聚丙烯混杂纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料。采用直径100 mm的分离式Hopkinson压杆，对材料进行5种应变率下的冲击压缩试验，采用LS-DYNA进行相应的冲击压缩数值模拟。结果表明：(1) 试验应变率临界值为200 s−1，当试验应变率大于200 s−1时，混杂碳纤维和聚丙烯纤维所形成的纤维网络对试块的增韧效果加强；(2) 碳-聚丙烯混杂纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料峰值应力具有明显的应变率效应，且动态增强因子对应变率的敏感程度较高；(3) 使用珊瑚砂细骨料导致试块内微裂纹和微空洞等缺陷较多，在珊瑚砂水泥基复合材料内混杂掺加碳纤维和聚丙烯纤维后，试块冲击抗压强度的提升有限，但珊瑚砂水泥基复合材料的抗冲击韧性显著提升；(4) 通过试验数据和参数调试确定了HJC模型的参数，试块峰值应力的模拟结果与试验结果的误差在5.97 %以内。
在人工海水制备珊瑚砂水泥基复合材料中混杂加入碳纤维和聚丙烯纤维，得到4种不同纤维掺量的碳-聚丙烯混杂纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料。采用直径100 mm的分离式Hopkinson压杆，对材料进行5种应变率下的冲击压缩试验，采用LS-DYNA进行相应的冲击压缩数值模拟。结果表明：(1) 试验应变率临界值为200 s−1，当试验应变率大于200 s−1时，混杂碳纤维和聚丙烯纤维所形成的纤维网络对试块的增韧效果加强；(2) 碳-聚丙烯混杂纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料峰值应力具有明显的应变率效应，且动态增强因子对应变率的敏感程度较高；(3) 使用珊瑚砂细骨料导致试块内微裂纹和微空洞等缺陷较多，在珊瑚砂水泥基复合材料内混杂掺加碳纤维和聚丙烯纤维后，试块冲击抗压强度的提升有限，但珊瑚砂水泥基复合材料的抗冲击韧性显著提升；(4) 通过试验数据和参数调试确定了HJC模型的参数，试块峰值应力的模拟结果与试验结果的误差在5.97 %以内。
2022, 42(7): 073105.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0434
摘要:
蓝宝石（A12O3）是透明陶瓷玻璃，它相较传统陶瓷（A12O3）有优良的透光性，而且保留了陶瓷优良的力学性能。利用电子拉伸机和分离式霍普金森杆设备对试样进行准静态应变率为(10−4、10−3、10−2 s−1)和4种动态应变率(850、1 100、1 300、1 450 s−1)下的单轴压缩力学行为，用高速摄像机记录了蓝宝石透明陶瓷玻璃试样在准静态和动态压缩下的破坏过程。实验结果表明：从加载过程中的应力应变曲线是由加载段和失效段组成的，该材料是典型的脆性材料，并且有明显的应变率效应，随着应变率的提高，蓝宝石透明陶瓷玻璃的抗压强度也会提高；准静态和动态压缩下蓝宝石透明陶瓷玻璃都是在宏观裂纹扩展作用下失效破坏。通过分析不同应变率下蓝宝石透明陶瓷玻璃的破坏过程，分析得到该材料的失效是在加载的过程中，在蓝宝石透明陶瓷玻璃承载能力最低的区域出现裂纹源，然后裂纹成形并沿着加载方向扩展，然后裂纹之间相互交错，最终达到饱和状态破坏失效；在高应变率下，极短的时间内产生多处裂纹源，需要更大的能量去使裂纹成形、扩展，宏观上就表现为应变率效应。
蓝宝石（A12O3）是透明陶瓷玻璃，它相较传统陶瓷（A12O3）有优良的透光性，而且保留了陶瓷优良的力学性能。利用电子拉伸机和分离式霍普金森杆设备对试样进行准静态应变率为(10−4、10−3、10−2 s−1)和4种动态应变率(850、1 100、1 300、1 450 s−1)下的单轴压缩力学行为，用高速摄像机记录了蓝宝石透明陶瓷玻璃试样在准静态和动态压缩下的破坏过程。实验结果表明：从加载过程中的应力应变曲线是由加载段和失效段组成的，该材料是典型的脆性材料，并且有明显的应变率效应，随着应变率的提高，蓝宝石透明陶瓷玻璃的抗压强度也会提高；准静态和动态压缩下蓝宝石透明陶瓷玻璃都是在宏观裂纹扩展作用下失效破坏。通过分析不同应变率下蓝宝石透明陶瓷玻璃的破坏过程，分析得到该材料的失效是在加载的过程中，在蓝宝石透明陶瓷玻璃承载能力最低的区域出现裂纹源，然后裂纹成形并沿着加载方向扩展，然后裂纹之间相互交错，最终达到饱和状态破坏失效；在高应变率下，极短的时间内产生多处裂纹源，需要更大的能量去使裂纹成形、扩展，宏观上就表现为应变率效应。
2022, 42(7): 073201.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0359
摘要:
为降低机身结构抗冲击性能的实验成本，利用相似理论建立机身的非等比例缩放模型，开展模型实验是行之有效的方法。基于量纲分析的方法，建立Johnson-Cook线性应变率函数的修正关系；鉴于生产制造技术的限制，考虑扭曲厚度的非等比例机身模型对相似性行为的影响，采用指数函数法建立了非等比例模型的相似修正关系。通过对比实验中破片冲击过程的变形形态、靶板的应变时间历程曲线和最终变形轮廓，验证了数值模型的有效性。此外，分析了破片偏航姿态、机身材料、厚度和质量等因素对机身结构抗冲击性能的影响。结果表明：(1) 150 m/s的冲击速度下，破片冲击角度90º和着靶角度180º是最严苛的冲击条件。综合多种因素，分析认为3.5 mm厚的钛合金为机身结构的最佳选择，并以此作为全尺寸原型验证相似模型；另外，提出了一种可以快速获取缩比模型的设计方法。(2)应变率效应对轮胎破片冲击机身结构的影响并不显著，等比例缩放模型与原型结果吻合较好。(3)厚度扭曲的非等比例模型能够有效地预测原型结构的变形行为；虽然，在时间尺度上，模型与原型存在一定的偏差；但是，在空间尺度上，非等比例相似模型能够有效地修正扭曲厚度造成中心最大挠度的预测误差，修正后的最大误差不超过5.1%，这表明该方法能够有效地指导机身结构的相似模型设计。
为降低机身结构抗冲击性能的实验成本，利用相似理论建立机身的非等比例缩放模型，开展模型实验是行之有效的方法。基于量纲分析的方法，建立Johnson-Cook线性应变率函数的修正关系；鉴于生产制造技术的限制，考虑扭曲厚度的非等比例机身模型对相似性行为的影响，采用指数函数法建立了非等比例模型的相似修正关系。通过对比实验中破片冲击过程的变形形态、靶板的应变时间历程曲线和最终变形轮廓，验证了数值模型的有效性。此外，分析了破片偏航姿态、机身材料、厚度和质量等因素对机身结构抗冲击性能的影响。结果表明：(1) 150 m/s的冲击速度下，破片冲击角度90º和着靶角度180º是最严苛的冲击条件。综合多种因素，分析认为3.5 mm厚的钛合金为机身结构的最佳选择，并以此作为全尺寸原型验证相似模型；另外，提出了一种可以快速获取缩比模型的设计方法。(2)应变率效应对轮胎破片冲击机身结构的影响并不显著，等比例缩放模型与原型结果吻合较好。(3)厚度扭曲的非等比例模型能够有效地预测原型结构的变形行为；虽然，在时间尺度上，模型与原型存在一定的偏差；但是，在空间尺度上，非等比例相似模型能够有效地修正扭曲厚度造成中心最大挠度的预测误差，修正后的最大误差不超过5.1%，这表明该方法能够有效地指导机身结构的相似模型设计。
2022, 42(7): 073301.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0466
摘要:
聚能射流侵彻厚靶时，对靶材同时进行轴向和径向挤压进而发生轴向侵彻和径向扩孔。本文中基于聚能射流侵彻可压缩模型并结合Szendrei-Held扩孔方程，推导给出考虑弹/靶材料可压缩性的聚能射流扩孔方程。为简化完整可压缩模型繁琐的计算过程，又基于Murnaghan状态方程给出可压缩模型的近似解。与水中聚能射流扩孔的实验研究对比分析，表明该模型预测优于Szendrei-Held扩孔方程。模型分析表明，射流半径、驻点压力、靶材强度、驻点处靶材密度以及聚能射流速度是影响聚能射流扩孔的主要因素。本文模型可以更准确地预测聚能射流侵彻可压缩性较强的靶材的扩孔情况。相关工作可为含液密闭结构干扰聚能射流侵彻提供理论基础。
聚能射流侵彻厚靶时，对靶材同时进行轴向和径向挤压进而发生轴向侵彻和径向扩孔。本文中基于聚能射流侵彻可压缩模型并结合Szendrei-Held扩孔方程，推导给出考虑弹/靶材料可压缩性的聚能射流扩孔方程。为简化完整可压缩模型繁琐的计算过程，又基于Murnaghan状态方程给出可压缩模型的近似解。与水中聚能射流扩孔的实验研究对比分析，表明该模型预测优于Szendrei-Held扩孔方程。模型分析表明，射流半径、驻点压力、靶材强度、驻点处靶材密度以及聚能射流速度是影响聚能射流扩孔的主要因素。本文模型可以更准确地预测聚能射流侵彻可压缩性较强的靶材的扩孔情况。相关工作可为含液密闭结构干扰聚能射流侵彻提供理论基础。
2022, 42(7): 074101.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0453
摘要:
利用磁流体力学程序SSS-MHD模拟了炸药柱面内爆磁通量压缩发生器CJ-100装置的加载过程，讨论了各项装置参数的影响，结果表明装置可达到的峰值磁场值与初始磁场值成反比关系。设计了铁/铜夹层结构的样品靶，在该型装置上开展纯铁的准等熵加载实验。利用光子多普勒测速探头测量到6.43 km/s的样品靶自由面速度，在DT4铁中获得206 GPa的准等熵加载压力。铁材料的压力-比容曲线与理论等熵线基本重合，表明内爆磁压缩加载过程具有较高的等熵程度。
利用磁流体力学程序SSS-MHD模拟了炸药柱面内爆磁通量压缩发生器CJ-100装置的加载过程，讨论了各项装置参数的影响，结果表明装置可达到的峰值磁场值与初始磁场值成反比关系。设计了铁/铜夹层结构的样品靶，在该型装置上开展纯铁的准等熵加载实验。利用光子多普勒测速探头测量到6.43 km/s的样品靶自由面速度，在DT4铁中获得206 GPa的准等熵加载压力。铁材料的压力-比容曲线与理论等熵线基本重合，表明内爆磁压缩加载过程具有较高的等熵程度。
2022, 42(7): 075101.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0044
摘要:
为对地冲击作用下地下结构进行有效防护，提出一种泡沫混凝土材质的新型防护构件。与使用实心泡沫混凝土层的防护机理不同，本文中提出的构件在地冲击作用下，首先发生脆断破坏，然后破碎块体间搭接折断、挤压密实。通过构造设计，截断地冲击荷载，减弱荷载传递，改变被保护结构上的荷载形式。通过场地爆炸实验对比了不同防护措施下（无防护、实心泡沫混凝土层防护及新型构件防护）被保护结构的动力响应。实验结果表明：新型构件防护通过脆断、破碎块体的搭接、挤压密实表现出较实心泡沫混凝土层防护更好的防护效果；新型构件防护由于脆断特性，在较小荷载下即可显著削弱荷载传递，避免了实心泡沫混凝土层防护中负效果的出现；地冲击荷载较强时，构件防护层趋于压实，其防护效果逐渐接近实心泡沫混凝土层。
为对地冲击作用下地下结构进行有效防护，提出一种泡沫混凝土材质的新型防护构件。与使用实心泡沫混凝土层的防护机理不同，本文中提出的构件在地冲击作用下，首先发生脆断破坏，然后破碎块体间搭接折断、挤压密实。通过构造设计，截断地冲击荷载，减弱荷载传递，改变被保护结构上的荷载形式。通过场地爆炸实验对比了不同防护措施下（无防护、实心泡沫混凝土层防护及新型构件防护）被保护结构的动力响应。实验结果表明：新型构件防护通过脆断、破碎块体的搭接、挤压密实表现出较实心泡沫混凝土层防护更好的防护效果；新型构件防护由于脆断特性，在较小荷载下即可显著削弱荷载传递，避免了实心泡沫混凝土层防护中负效果的出现；地冲击荷载较强时，构件防护层趋于压实，其防护效果逐渐接近实心泡沫混凝土层。
2022, 42(7): 075102.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0332
摘要:
为了掌握聚脲喷涂加固砖填充墙的抗爆特性，基于一种改进的大型爆炸试验装置，开展了聚脲加固框架砖填充墙的原型爆炸试验，分析了爆炸荷载作用下加固砖墙的动力响应特征和破坏过程及模式，揭示了其失效破坏机理。研究结果表明，聚脲加固可大幅提升填充墙构件的抗爆性能，显著增加填充墙构件的变形延性；加固砖墙受爆炸荷载作用发生振动的过程其体系刚度不断变化，最高相差133%；随着比例距离降低，加固砖墙的破坏模式逐渐由弯曲破坏转为剪切破坏，聚脲厚度超过6 mm可以有效限制局部剪切破坏现象；基于砖墙和聚脲涂层的抗力函数建立的理论计算模型，可以较为准确地预测爆炸作用下背爆面加固双向砖墙的正向位移响应过程。
为了掌握聚脲喷涂加固砖填充墙的抗爆特性，基于一种改进的大型爆炸试验装置，开展了聚脲加固框架砖填充墙的原型爆炸试验，分析了爆炸荷载作用下加固砖墙的动力响应特征和破坏过程及模式，揭示了其失效破坏机理。研究结果表明，聚脲加固可大幅提升填充墙构件的抗爆性能，显著增加填充墙构件的变形延性；加固砖墙受爆炸荷载作用发生振动的过程其体系刚度不断变化，最高相差133%；随着比例距离降低，加固砖墙的破坏模式逐渐由弯曲破坏转为剪切破坏，聚脲厚度超过6 mm可以有效限制局部剪切破坏现象；基于砖墙和聚脲涂层的抗力函数建立的理论计算模型，可以较为准确地预测爆炸作用下背爆面加固双向砖墙的正向位移响应过程。
2022, 42(7): 075103.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0495
摘要:
为研究钢筋混凝土梁板组合结构在长持时远爆冲击波荷载作用下的动力响应及毁伤形态，通过实验获得了梁板组合结构的破坏形态和背爆面中心点位移变化。利用有限元软件对钢筋混凝土梁板组合结构的动态响应过程进行数值模拟研究，模拟得到的结构破坏现象与实验吻合较好。在此基础上，分析了梁板组合结构在相同冲量、不同峰值爆炸荷载作用下组合结构的动态响应和破坏过程，并结合挠跨比与破坏形态划分破坏模式。研究结果表明，相同冲量作用下，随着爆炸荷载峰值强度增加，梁板组合构件的破坏程度逐渐增加，破坏模式从弯曲破坏向弯剪联合破坏转换，最后呈现冲切破坏模式；组合构件中板部分发生破坏的时间早于交叉梁部分、破坏程度大于交叉梁。
为研究钢筋混凝土梁板组合结构在长持时远爆冲击波荷载作用下的动力响应及毁伤形态，通过实验获得了梁板组合结构的破坏形态和背爆面中心点位移变化。利用有限元软件对钢筋混凝土梁板组合结构的动态响应过程进行数值模拟研究，模拟得到的结构破坏现象与实验吻合较好。在此基础上，分析了梁板组合结构在相同冲量、不同峰值爆炸荷载作用下组合结构的动态响应和破坏过程，并结合挠跨比与破坏形态划分破坏模式。研究结果表明，相同冲量作用下，随着爆炸荷载峰值强度增加，梁板组合构件的破坏程度逐渐增加，破坏模式从弯曲破坏向弯剪联合破坏转换，最后呈现冲切破坏模式；组合构件中板部分发生破坏的时间早于交叉梁部分、破坏程度大于交叉梁。
2022, 42(7): 075401.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0417
摘要:
为探究磁场对气体爆炸反应的影响，实验研究了磁场强度对C2H2爆炸特征的影响规律，结果表明：磁场能抑制C2H2爆炸压力和升压速率，磁场强度越大，抑制效果越明显；沿火焰传播方向，磁场对C2H2爆炸火焰传播速度呈现先促进后抑制的效果，整体表现为抑制作用。磁场强度较低时，爆炸火焰平均传播速度降低了38.94%，磁场强度较高时，爆炸火焰平均传播速度降低了49.62%。利用Chemkin-Pro软件模拟了C2H2爆炸基元反应过程，理论推导了磁场影响C2H2爆炸的反应机理，磁场改变了C2H2爆炸反应路径，是造成爆炸特征参数下降的主要原因。由于不同种类自由基的摩尔质量和磁化强度不同，在磁场中，洛伦兹力和梯度磁场力对小分子量自由基比对大分子量自由基的作用力更大。磁场改变了自由基的运动轨迹，由于同种小分子量自由基的聚集和器壁效应的产生，减小了关键自由基之间的碰撞几率，降低了基元反应的速率，导致爆炸强度下降。
为探究磁场对气体爆炸反应的影响，实验研究了磁场强度对C2H2爆炸特征的影响规律，结果表明：磁场能抑制C2H2爆炸压力和升压速率，磁场强度越大，抑制效果越明显；沿火焰传播方向，磁场对C2H2爆炸火焰传播速度呈现先促进后抑制的效果，整体表现为抑制作用。磁场强度较低时，爆炸火焰平均传播速度降低了38.94%，磁场强度较高时，爆炸火焰平均传播速度降低了49.62%。利用Chemkin-Pro软件模拟了C2H2爆炸基元反应过程，理论推导了磁场影响C2H2爆炸的反应机理，磁场改变了C2H2爆炸反应路径，是造成爆炸特征参数下降的主要原因。由于不同种类自由基的摩尔质量和磁化强度不同，在磁场中，洛伦兹力和梯度磁场力对小分子量自由基比对大分子量自由基的作用力更大。磁场改变了自由基的运动轨迹，由于同种小分子量自由基的聚集和器壁效应的产生，减小了关键自由基之间的碰撞几率，降低了基元反应的速率，导致爆炸强度下降。
2022, 42(7): 075402.
doi: 10.11883/bzycj-2021-0470
摘要:
综合应用同步热分析仪、改进的哈特曼爆炸测试装置及高速摄影系统，对月桂酸与硬脂酸粉尘的热解氧化特性及其在半封闭竖直管道内的火焰传播特性开展了实验研究，并分析讨论了月桂酸与硬脂酸粉尘爆炸燃烧过程中热解动力学与火焰传播特性的关系。结果表明，当粉尘云质量浓度为125 g/m3时，月桂酸粉尘云的火焰锋面结构比硬脂酸平滑，但硬脂酸粉尘的火焰传播速度明显大于月桂酸；随着质量浓度的增加，月桂酸和硬脂酸粉尘的火焰前锋逐渐变得离散，火焰传播速度逐渐增加，但速度差值逐渐减小；月桂酸粉尘的平均火焰传播速度在750 g/m3的粉尘云质量浓度下高于硬脂酸，火焰结构连续性显着降低。低质量浓度条件下月桂酸与硬脂酸粉尘云火焰传播特性差异主要由快速热解阶段的氧化放热特性决定，指前因子越大，参与热解和氧化反应的活性中心越多，氧化放热量越大，放热速率越快，火焰传播速度越快，火焰锋面结构由光滑连续向不规则离散的转变越快。随着粉尘云质量浓度的增加，火焰传播特性差异逐渐由活化能及火焰前锋预热区内氧气的质量输运过程控制，活化能越大，耗氧量越大，耗氧速率越快，越易导致火焰传播速度下降，火焰锋面趋于复杂，火焰结构连续性降低。
综合应用同步热分析仪、改进的哈特曼爆炸测试装置及高速摄影系统，对月桂酸与硬脂酸粉尘的热解氧化特性及其在半封闭竖直管道内的火焰传播特性开展了实验研究，并分析讨论了月桂酸与硬脂酸粉尘爆炸燃烧过程中热解动力学与火焰传播特性的关系。结果表明，当粉尘云质量浓度为125 g/m3时，月桂酸粉尘云的火焰锋面结构比硬脂酸平滑，但硬脂酸粉尘的火焰传播速度明显大于月桂酸；随着质量浓度的增加，月桂酸和硬脂酸粉尘的火焰前锋逐渐变得离散，火焰传播速度逐渐增加，但速度差值逐渐减小；月桂酸粉尘的平均火焰传播速度在750 g/m3的粉尘云质量浓度下高于硬脂酸，火焰结构连续性显着降低。低质量浓度条件下月桂酸与硬脂酸粉尘云火焰传播特性差异主要由快速热解阶段的氧化放热特性决定，指前因子越大，参与热解和氧化反应的活性中心越多，氧化放热量越大，放热速率越快，火焰传播速度越快，火焰锋面结构由光滑连续向不规则离散的转变越快。随着粉尘云质量浓度的增加，火焰传播特性差异逐渐由活化能及火焰前锋预热区内氧气的质量输运过程控制，活化能越大，耗氧量越大，耗氧速率越快，越易导致火焰传播速度下降，火焰锋面趋于复杂，火焰结构连续性降低。
