2023年 43卷 第7期
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2023, 43(7): 071101.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0251
摘要:
含能材料是一种在高温/高压作用下能够发生化学反应，并释放大量能量的新型材料。金属型含能材料作为其中一类，因密度大、强度高、稳定性好等优异性能，成为了现代武器装备中关注的重点材料之一，在破片战斗部等军事领域有着广泛的应用潜力。其中，材料的力学性能直接影响武器装备对目标的侵彻能力，决定着对目标的最终毁伤威力，一直是武器装备应用中关注的关键参数之一。为实现金属型含能材料高穿甲能力并保证高释能特性，研究人员对其力学性能开展了大量研究。本文中，对金属型含能材料力学行为的研究现状进行了综述，包括简单介绍金属型含能材料的制备工艺和力学性能测试系统，详细梳理金属型含能材料力学性能研究、微观分析及理论研究等4个方面的研究进展。总结认为，目前对金属型含能材料力学性能的研究已经有了一些成果，但是缺乏其他复杂环境条件以及其他关键工艺对其力学性能影响的研究，同时缺少材料微观性能对其力学性能的影响以及微观行为和宏观行为之间关联机制的研究，并且尚未建立能够准确反映材料在热、力、率等复杂条件下的力学理论模型。因此，制备性能优异的金属型含能材料、开展复杂条件下金属型含能材料力学性能研究、探索微观行为与宏观行为之间的关联机制，以及建立和完善材料本构模型等研究内容，将是推动金属型含能材料工程应用的重点。
含能材料是一种在高温/高压作用下能够发生化学反应，并释放大量能量的新型材料。金属型含能材料作为其中一类，因密度大、强度高、稳定性好等优异性能，成为了现代武器装备中关注的重点材料之一，在破片战斗部等军事领域有着广泛的应用潜力。其中，材料的力学性能直接影响武器装备对目标的侵彻能力，决定着对目标的最终毁伤威力，一直是武器装备应用中关注的关键参数之一。为实现金属型含能材料高穿甲能力并保证高释能特性，研究人员对其力学性能开展了大量研究。本文中，对金属型含能材料力学行为的研究现状进行了综述，包括简单介绍金属型含能材料的制备工艺和力学性能测试系统，详细梳理金属型含能材料力学性能研究、微观分析及理论研究等4个方面的研究进展。总结认为，目前对金属型含能材料力学性能的研究已经有了一些成果，但是缺乏其他复杂环境条件以及其他关键工艺对其力学性能影响的研究，同时缺少材料微观性能对其力学性能的影响以及微观行为和宏观行为之间关联机制的研究，并且尚未建立能够准确反映材料在热、力、率等复杂条件下的力学理论模型。因此，制备性能优异的金属型含能材料、开展复杂条件下金属型含能材料力学性能研究、探索微观行为与宏观行为之间的关联机制，以及建立和完善材料本构模型等研究内容，将是推动金属型含能材料工程应用的重点。
2023, 43(7): 072201.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0468
摘要:
为了研究近场爆炸作用下单箱三室混凝土箱梁的动力响应和破坏特征，开展了缩比试件爆炸试验和数值模拟。以原型桥梁主梁截面按1∶3缩比设计和制作了箱梁试件，测量了3 kg TNT药柱爆炸作用下试件的反射超压、钢筋应变、竖向位移及破洞形态；采用LS-DYNA软件进行了箱梁爆炸响应模拟，结合试验数据验证了数值模拟方法的可靠性；分析了TNT当量、起爆位置、混凝土强度、配筋率对箱梁抗爆性能的影响。结果表明：3 kg TNT药柱于箱梁中间箱室中心正上方0.4 m处起爆时，在中间箱室顶板中心形成一个椭圆形的贯穿破口，破口沿横、纵桥向长度分别为41.50、45.50 cm；中间箱室顶板底面的混凝土发生大面积剥落，呈现喇叭状冲切破坏特征；多室箱梁的超宽截面形式使得其爆炸响应沿横桥向分布不均匀；箱梁底板竖向位移峰值和钢筋应变峰值随药量的增大而增大，采用最小二乘法得到了对应的拟合曲线表达式；不同起爆位置下，中间箱室底板中心的竖向位移均大于两侧箱室中心的。
为了研究近场爆炸作用下单箱三室混凝土箱梁的动力响应和破坏特征，开展了缩比试件爆炸试验和数值模拟。以原型桥梁主梁截面按1∶3缩比设计和制作了箱梁试件，测量了3 kg TNT药柱爆炸作用下试件的反射超压、钢筋应变、竖向位移及破洞形态；采用LS-DYNA软件进行了箱梁爆炸响应模拟，结合试验数据验证了数值模拟方法的可靠性；分析了TNT当量、起爆位置、混凝土强度、配筋率对箱梁抗爆性能的影响。结果表明：3 kg TNT药柱于箱梁中间箱室中心正上方0.4 m处起爆时，在中间箱室顶板中心形成一个椭圆形的贯穿破口，破口沿横、纵桥向长度分别为41.50、45.50 cm；中间箱室顶板底面的混凝土发生大面积剥落，呈现喇叭状冲切破坏特征；多室箱梁的超宽截面形式使得其爆炸响应沿横桥向分布不均匀；箱梁底板竖向位移峰值和钢筋应变峰值随药量的增大而增大，采用最小二乘法得到了对应的拟合曲线表达式；不同起爆位置下，中间箱室底板中心的竖向位移均大于两侧箱室中心的。
2023, 43(7): 072301.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0555
摘要:
为了探究受外部不同温度影响下带壳JH-14C传爆药的响应特性，设计了一套慢速烤燃下可测量JH-14C传爆药温度变化和壳体应变的实验装置，获取了不同升温速率下弹体内部温度随时间变化曲线、慢烤响应过程中装药壳体径向应变历程曲线，揭示了带壳JH-14C传爆药的慢速烤燃响应特性，将烤燃实验中弹体径向应变测试结果和炸药反应烈度相关联，提出了一种弹药烤燃实验反应等级的判定方法；基于热力学和装药化学反应，建立了带壳装药烤燃热传导模型和Arrhenius模型，采用BP神经网络反演了JH-14C传爆药热的热反应参数，对不同升温速率下弹体内部的温度场进行了研究。结果表明：升温速率越低，装药的响应温度越高，响应越剧烈；随着升温速率的降低，炸药的点火区域从炸药两端外缘逐渐向炸药内部转移。
为了探究受外部不同温度影响下带壳JH-14C传爆药的响应特性，设计了一套慢速烤燃下可测量JH-14C传爆药温度变化和壳体应变的实验装置，获取了不同升温速率下弹体内部温度随时间变化曲线、慢烤响应过程中装药壳体径向应变历程曲线，揭示了带壳JH-14C传爆药的慢速烤燃响应特性，将烤燃实验中弹体径向应变测试结果和炸药反应烈度相关联，提出了一种弹药烤燃实验反应等级的判定方法；基于热力学和装药化学反应，建立了带壳装药烤燃热传导模型和Arrhenius模型，采用BP神经网络反演了JH-14C传爆药热的热反应参数，对不同升温速率下弹体内部的温度场进行了研究。结果表明：升温速率越低，装药的响应温度越高，响应越剧烈；随着升温速率的降低，炸药的点火区域从炸药两端外缘逐渐向炸药内部转移。
2023, 43(7): 072302.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0452
摘要:
为了探究点火能量对单基发射药燃烧爆炸特性的影响，自主设计了发射药燃烧爆炸试验装置。使用黑火药对单基发射药点火，开展燃烧爆炸实验。通过对铝制鉴定板及约束钢筒内壁烧蚀痕迹的分析，获得不同点火能量对单基发射药燃烧爆炸特性的影响。结果表明，点火初期约束钢筒内发射药燃烧反应不完全，反应剧烈程度较弱；随着距点火端距离增大，发射药燃烧反应剧烈程度变强，但此时反应仍不完全；在约束钢筒末端发射药反应完全。在4.0、5.0和8.0 kJ点火能量下，发射药点火初期到反应剧烈程度迅速增强的成长距离分别为54.66、53.95和19.38 cm。20.0 kJ能量点火初期发射药反应剧烈程度较强，传播至末端时发射药发生爆燃反应，鉴定板产生明显凹痕；发射药在约束钢筒内不同位置分别发生了缓慢燃烧、快速燃烧和爆燃。
为了探究点火能量对单基发射药燃烧爆炸特性的影响，自主设计了发射药燃烧爆炸试验装置。使用黑火药对单基发射药点火，开展燃烧爆炸实验。通过对铝制鉴定板及约束钢筒内壁烧蚀痕迹的分析，获得不同点火能量对单基发射药燃烧爆炸特性的影响。结果表明，点火初期约束钢筒内发射药燃烧反应不完全，反应剧烈程度较弱；随着距点火端距离增大，发射药燃烧反应剧烈程度变强，但此时反应仍不完全；在约束钢筒末端发射药反应完全。在4.0、5.0和8.0 kJ点火能量下，发射药点火初期到反应剧烈程度迅速增强的成长距离分别为54.66、53.95和19.38 cm。20.0 kJ能量点火初期发射药反应剧烈程度较强，传播至末端时发射药发生爆燃反应，鉴定板产生明显凹痕；发射药在约束钢筒内不同位置分别发生了缓慢燃烧、快速燃烧和爆燃。
2023, 43(7): 073101.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0525
摘要:
复合材料Ω形柱在碰撞吸能和轻量化方面具有一定的应用潜力，为研究铺层角度和加载速率对复合材料Ω形柱吸能性能的影响，开展了碳纤维复合材料Ω形柱的轴向压缩实验，深入分析了其吸能评价指标及破坏机理。主要研究内容及结果如下：进行了3种铺层角度（[0/90]3s、[0/45/90/−45]3和[±45]3s）Ω形柱的准静态和动态压缩实验研究。准静态加载时，[0/90]3s和[0/45/90/−45]3铺层角度试样均表现为渐进破坏，而[±45]3s铺层角度试样表现为非稳态破坏，破坏模式的不同导致其比吸能约为前2种铺层试样的1/2；动态加载时，3种铺层角度的Ω形柱均表现为渐进破坏，且比吸能较为接近。其中，[0/90]3s和[0/45/90/−45]3铺层角度Ω形柱在动态加载时的比吸能较准静态分别降低了29.70%和20.97%，而[±45]3s比吸能较准静态提高了46.10%，破坏模式的转变是其比吸能提高的主要原因。准静态加载时，铺层角度对Ω形柱比吸能有一定影响。而动态加载时，加载速率的影响占主导地位，铺层角度影响较小。
复合材料Ω形柱在碰撞吸能和轻量化方面具有一定的应用潜力，为研究铺层角度和加载速率对复合材料Ω形柱吸能性能的影响，开展了碳纤维复合材料Ω形柱的轴向压缩实验，深入分析了其吸能评价指标及破坏机理。主要研究内容及结果如下：进行了3种铺层角度（[0/90]3s、[0/45/90/−45]3和[±45]3s）Ω形柱的准静态和动态压缩实验研究。准静态加载时，[0/90]3s和[0/45/90/−45]3铺层角度试样均表现为渐进破坏，而[±45]3s铺层角度试样表现为非稳态破坏，破坏模式的不同导致其比吸能约为前2种铺层试样的1/2；动态加载时，3种铺层角度的Ω形柱均表现为渐进破坏，且比吸能较为接近。其中，[0/90]3s和[0/45/90/−45]3铺层角度Ω形柱在动态加载时的比吸能较准静态分别降低了29.70%和20.97%，而[±45]3s比吸能较准静态提高了46.10%，破坏模式的转变是其比吸能提高的主要原因。准静态加载时，铺层角度对Ω形柱比吸能有一定影响。而动态加载时，加载速率的影响占主导地位，铺层角度影响较小。
2023, 43(7): 073102.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0493
摘要:
绝热剪切失效是增材制造金属材料在高应变率载荷下的重要失效方式。使用电火花从冷金属过渡电弧增材技术制备的316L不锈钢单壁上沿着制造方向和扫描方向割出动态加载圆柱试样（尺寸为\begin{document}$\varnothing $\end{document} ![]()
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绝热剪切失效是增材制造金属材料在高应变率载荷下的重要失效方式。使用电火花从冷金属过渡电弧增材技术制备的316L不锈钢单壁上沿着制造方向和扫描方向割出动态加载圆柱试样（尺寸为
2023, 43(7): 073103.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0019
摘要:
为了研究负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板在低速冲击下的动力学响应，采用质量-弹簧模型获得了冲击器与蜂窝夹芯板之间的接触力，同时基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板的运动方程，采用Navier法和Duhamel积分对蜂窝板的振动位移进行了理论解析求解。在理论验证方面，蜂窝夹芯板前5阶固有频率的数值模拟结果与理论模型计算结果的最大相对误差为6.52%，蜂窝夹芯板中心最大横向位移的数值模拟结果与理论模型计算结果的最大相对误差为6.84%，理论模型求解的接触力与文献得到的接触力的最大相对误差为8%，验证了理论模型的有效性。结果表明，随着球形冲击器冲击速度的递增，蜂窝夹芯板的最大横向位移呈现递增的规律。而在相同冲击载荷下，蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着胞元壁厚的增大而增强，随着胞元角度的增大而减弱；随着负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板长宽比以及夹芯层与顶部蒙皮层的高度比的增大，蜂窝夹芯板的横向位移减小，冲击器与蜂窝夹芯板之间的接触力增大。当蜂窝夹芯板的宽长比从1∶1变化到1∶2时，蜂窝夹芯板最大横向位移减小6.1%；当顶部蒙皮层与蜂窝芯层的高度比从1∶6变化到1∶14时，蜂窝夹芯板的最大横向位移减小5.4%，这表明蜂窝夹芯板的抗冲击性能增强，吸能效果明显。
为了研究负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板在低速冲击下的动力学响应，采用质量-弹簧模型获得了冲击器与蜂窝夹芯板之间的接触力，同时基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板的运动方程，采用Navier法和Duhamel积分对蜂窝板的振动位移进行了理论解析求解。在理论验证方面，蜂窝夹芯板前5阶固有频率的数值模拟结果与理论模型计算结果的最大相对误差为6.52%，蜂窝夹芯板中心最大横向位移的数值模拟结果与理论模型计算结果的最大相对误差为6.84%，理论模型求解的接触力与文献得到的接触力的最大相对误差为8%，验证了理论模型的有效性。结果表明，随着球形冲击器冲击速度的递增，蜂窝夹芯板的最大横向位移呈现递增的规律。而在相同冲击载荷下，蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着胞元壁厚的增大而增强，随着胞元角度的增大而减弱；随着负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板长宽比以及夹芯层与顶部蒙皮层的高度比的增大，蜂窝夹芯板的横向位移减小，冲击器与蜂窝夹芯板之间的接触力增大。当蜂窝夹芯板的宽长比从1∶1变化到1∶2时，蜂窝夹芯板最大横向位移减小6.1%；当顶部蒙皮层与蜂窝芯层的高度比从1∶6变化到1∶14时，蜂窝夹芯板的最大横向位移减小5.4%，这表明蜂窝夹芯板的抗冲击性能增强，吸能效果明显。
2023, 43(7): 073104.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0254
摘要:
陶瓷球作为增强相加入到聚氨酯基体中，能够提高复合材料的抗冲击性能。为研究毫米级陶瓷球对聚氨酯复合材料抗冲击性能的影响，基于LS-DYNA的ALE算法对直径为4.5 mm的Al2O3陶瓷球增强聚氨酯基复合材料进行小当量爆炸载荷下的动态响应数值模拟，并探究爆炸当量和陶瓷球尺寸对复合材料性能的影响。结果表明，随着爆炸当量的提高，复合材料挠度/速度增长较为稳定且聚氨酯的吸能效率不断提升；在相同面密度下，陶瓷球尺寸越小，复合材料板受冲击载荷的变化敏感度越低，总体的加速度波动范围也变大。
陶瓷球作为增强相加入到聚氨酯基体中，能够提高复合材料的抗冲击性能。为研究毫米级陶瓷球对聚氨酯复合材料抗冲击性能的影响，基于LS-DYNA的ALE算法对直径为4.5 mm的Al2O3陶瓷球增强聚氨酯基复合材料进行小当量爆炸载荷下的动态响应数值模拟，并探究爆炸当量和陶瓷球尺寸对复合材料性能的影响。结果表明，随着爆炸当量的提高，复合材料挠度/速度增长较为稳定且聚氨酯的吸能效率不断提升；在相同面密度下，陶瓷球尺寸越小，复合材料板受冲击载荷的变化敏感度越低，总体的加速度波动范围也变大。
2023, 43(7): 073201.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0538
摘要:
为评估柱形装药接触爆炸对混凝土墩体的破坏能力，采用试验与数值模拟相结合的方法研究了接触爆炸作用下混凝土墩体的易损性，提出了用等毁伤曲线和易损面积评估混凝土墩体易损性的方法，得到了接触爆炸作用下墩体顶面和侧面的毁伤区域特征及装药质量和装药放置位置对墩体毁伤的影响规律。通过建立易损面积的计算模型，分别得到了顶面和侧面接触爆炸作用下墩体不同级别毁伤的易损面积随装药质量的变化曲线，在此基础上比较了顶面和侧面接触爆炸时墩体的易损性差异。研究结果表明：接触爆炸作用下，墩体顶面的毁伤区域近似为正方形，其中心与墩体顶面中心重合；墩体侧面的毁伤区域近似为圆角梯形，其中心位于侧面几何中心下方约10 cm处。装药质量在0.5~10.79 kg之间时，侧面接触爆炸更容易破坏墩体。研究成果可为混凝土障碍的破除、破障弹设计及效能评估提供支持和指导。
为评估柱形装药接触爆炸对混凝土墩体的破坏能力，采用试验与数值模拟相结合的方法研究了接触爆炸作用下混凝土墩体的易损性，提出了用等毁伤曲线和易损面积评估混凝土墩体易损性的方法，得到了接触爆炸作用下墩体顶面和侧面的毁伤区域特征及装药质量和装药放置位置对墩体毁伤的影响规律。通过建立易损面积的计算模型，分别得到了顶面和侧面接触爆炸作用下墩体不同级别毁伤的易损面积随装药质量的变化曲线，在此基础上比较了顶面和侧面接触爆炸时墩体的易损性差异。研究结果表明：接触爆炸作用下，墩体顶面的毁伤区域近似为正方形，其中心与墩体顶面中心重合；墩体侧面的毁伤区域近似为圆角梯形，其中心位于侧面几何中心下方约10 cm处。装药质量在0.5~10.79 kg之间时，侧面接触爆炸更容易破坏墩体。研究成果可为混凝土障碍的破除、破障弹设计及效能评估提供支持和指导。
2023, 43(7): 073301.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0275
摘要:
为了研究高速侵彻体撞击飞机油箱等充液容器所产生的水锤效应对容器结构产生的灾难性破坏，以铆接油箱为对象，通过开展弹道射击实验，结合数字图像相关测试技术，获取了铆接油箱在射弹冲击作用下的箱体变形、破孔直径等数据；并建立流-固耦合有限元模型，分析射弹入射速度与射弹动能损失、箱体变形、流体动压、铆钉失效之间的关系。结果表明：有限元模拟结果与实验结果基本吻合，数值模型可用于描述油箱在水锤作用下的动力学行为；射弹动能损失、箱体变形量、液体压力峰值与射弹入射速度呈正比例关系；当射弹入射速度达到1400 m/s之后，油箱后壁板开始出现裂纹，并呈花瓣式破孔损伤；当射弹入射速度达到1600 m/s时，铆钉开始发生断裂。
为了研究高速侵彻体撞击飞机油箱等充液容器所产生的水锤效应对容器结构产生的灾难性破坏，以铆接油箱为对象，通过开展弹道射击实验，结合数字图像相关测试技术，获取了铆接油箱在射弹冲击作用下的箱体变形、破孔直径等数据；并建立流-固耦合有限元模型，分析射弹入射速度与射弹动能损失、箱体变形、流体动压、铆钉失效之间的关系。结果表明：有限元模拟结果与实验结果基本吻合，数值模型可用于描述油箱在水锤作用下的动力学行为；射弹动能损失、箱体变形量、液体压力峰值与射弹入射速度呈正比例关系；当射弹入射速度达到1400 m/s之后，油箱后壁板开始出现裂纹，并呈花瓣式破孔损伤；当射弹入射速度达到1600 m/s时，铆钉开始发生断裂。
2023, 43(7): 073302.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0266
摘要:
基于高速摄影技术，开展多工况下弹丸倾斜入水实验，并利用自编程序，对实验图像进行像素点捕捉及数据提取与处理。通过分析弹丸倾斜入水空泡形成、发展及溃灭过程，得到尾拍过程中弹丸的空泡演化特性。此外，通过对比分析不同入水初速下空泡尺寸及弹丸速度与加速度的变化规律，总结出入水初速对弹丸空泡演化特性及入水运动特性的影响规律。结果表明：弹丸发生尾拍后，部分弹尾穿透原始空泡发生沾湿，同时自弹尾向后产生了新的尾拍空泡，尾拍空泡与原始空泡间贴合紧密；尾拍结束后，尾拍空泡在水中的位置基本不变，最终从弹丸原始空泡表面拉脱溃灭，而相同深度的原始空泡在尾拍产生射流影响下加速溃灭；随着入水初速的升高，尾拍空泡的尺寸及原始空泡的长度逐渐增大，尾拍过程中弹尾最大沾湿面积也逐渐增大；随着尾拍次数的增加，弹丸在每次尾拍过程中速度衰减幅值增大，同时弹丸损耗的能量逐渐增多，弹丸存速能力下降。
基于高速摄影技术，开展多工况下弹丸倾斜入水实验，并利用自编程序，对实验图像进行像素点捕捉及数据提取与处理。通过分析弹丸倾斜入水空泡形成、发展及溃灭过程，得到尾拍过程中弹丸的空泡演化特性。此外，通过对比分析不同入水初速下空泡尺寸及弹丸速度与加速度的变化规律，总结出入水初速对弹丸空泡演化特性及入水运动特性的影响规律。结果表明：弹丸发生尾拍后，部分弹尾穿透原始空泡发生沾湿，同时自弹尾向后产生了新的尾拍空泡，尾拍空泡与原始空泡间贴合紧密；尾拍结束后，尾拍空泡在水中的位置基本不变，最终从弹丸原始空泡表面拉脱溃灭，而相同深度的原始空泡在尾拍产生射流影响下加速溃灭；随着入水初速的升高，尾拍空泡的尺寸及原始空泡的长度逐渐增大，尾拍过程中弹尾最大沾湿面积也逐渐增大；随着尾拍次数的增加，弹丸在每次尾拍过程中速度衰减幅值增大，同时弹丸损耗的能量逐渐增多，弹丸存速能力下降。
2023, 43(7): 073303.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0506
摘要:
垂直入水的鱼雷在短时间内弹道稳定，基于此，针对跨介质鱼雷撞水冲击造成的结构问题展开研究，探究了各舱段壳体和连接部位的轴向运动规律及受力特性，利用任意拉格朗日-欧拉算法及罚函数法建立了流固耦合数值模型，并对其合理性和网格无关性进行了验证。对采用不同连接方式的4种头型鱼雷分别模拟，并与整体式鱼雷进行了对比。结果表明：鱼雷撞水后加速度瞬间升高，头型越尖，所受的冲击越小；由于应力以波的形式向后传递，因此各舱段会依照距离头部的远近依次响应，且强度逐渐减弱；相邻壳体的相对静止状态被打破，运动过程中会不断拉压连接件，使之形状和位置都发生较大变化；壳体相互远离时，雷体外缘产生缝隙，此时连接件应力也达到最大，对连接的稳固性不利。因此，建议工程中增加密封圈或其他固定装置等，以加强对连接部位的保护。
垂直入水的鱼雷在短时间内弹道稳定，基于此，针对跨介质鱼雷撞水冲击造成的结构问题展开研究，探究了各舱段壳体和连接部位的轴向运动规律及受力特性，利用任意拉格朗日-欧拉算法及罚函数法建立了流固耦合数值模型，并对其合理性和网格无关性进行了验证。对采用不同连接方式的4种头型鱼雷分别模拟，并与整体式鱼雷进行了对比。结果表明：鱼雷撞水后加速度瞬间升高，头型越尖，所受的冲击越小；由于应力以波的形式向后传递，因此各舱段会依照距离头部的远近依次响应，且强度逐渐减弱；相邻壳体的相对静止状态被打破，运动过程中会不断拉压连接件，使之形状和位置都发生较大变化；壳体相互远离时，雷体外缘产生缝隙，此时连接件应力也达到最大，对连接的稳固性不利。因此，建议工程中增加密封圈或其他固定装置等，以加强对连接部位的保护。
2023, 43(7): 074101.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0007
摘要:
如何沿空间三坐标轴方向激励能够被准确追溯和计量的三分量同步冲击载荷是三轴加速度计标定技术中的核心和关键。为实现对大量程（102g～104g）三轴加速度计的同步冲击标定，采用跌落台配合冲击放大器激励沿竖直方向的单轴冲击载荷，借助设置有倾斜面的砧座并基于矢量分解原理，将沿竖直方向激励的单轴冲击载荷分解到以特定姿态安装的三轴加速度计的各敏感轴上，以此实现了三分量冲击载荷的同步激励与三轴加速度计的同步冲击加载。采用高速相机结合MATLAB图像处理的方法，对冲击标定过程中三轴加速度计各敏感轴输入的加速度进行了计量。基于最小二乘原理与矩阵微分，对同步标定中三轴加速度计包含主灵敏度系数与轴间耦合灵敏度系数的灵敏度矩阵进行了求解。对单轴依次标定和同步标定后三轴加速度计的泛化测量精度进行了对比。研究结果表明：采用基于矢量分解原理的同步冲击载荷激励方法可实现对三轴加速度计各敏感轴的同步冲击加载；基于高速相机与MATLAB图像处理的测量方法作为一种绝对光学测量法应用于加速度计冲击标定中，对加速度的测量具有可行性和有效性；同步标定相对单轴依次标定可提升三轴加速度计的测量精度，实际工程中，对三轴加速度计建议选用同步法进行标定，以保证测量结果的准确性和可靠性。
如何沿空间三坐标轴方向激励能够被准确追溯和计量的三分量同步冲击载荷是三轴加速度计标定技术中的核心和关键。为实现对大量程（102g～104g）三轴加速度计的同步冲击标定，采用跌落台配合冲击放大器激励沿竖直方向的单轴冲击载荷，借助设置有倾斜面的砧座并基于矢量分解原理，将沿竖直方向激励的单轴冲击载荷分解到以特定姿态安装的三轴加速度计的各敏感轴上，以此实现了三分量冲击载荷的同步激励与三轴加速度计的同步冲击加载。采用高速相机结合MATLAB图像处理的方法，对冲击标定过程中三轴加速度计各敏感轴输入的加速度进行了计量。基于最小二乘原理与矩阵微分，对同步标定中三轴加速度计包含主灵敏度系数与轴间耦合灵敏度系数的灵敏度矩阵进行了求解。对单轴依次标定和同步标定后三轴加速度计的泛化测量精度进行了对比。研究结果表明：采用基于矢量分解原理的同步冲击载荷激励方法可实现对三轴加速度计各敏感轴的同步冲击加载；基于高速相机与MATLAB图像处理的测量方法作为一种绝对光学测量法应用于加速度计冲击标定中，对加速度的测量具有可行性和有效性；同步标定相对单轴依次标定可提升三轴加速度计的测量精度，实际工程中，对三轴加速度计建议选用同步法进行标定，以保证测量结果的准确性和可靠性。
2023, 43(7): 074102.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0392
摘要:
利用待测压力与薄膜加速度之间的正比例关系来获取冲击波反射超压峰值的新型测量方法已经得到初步实验验证，该方法具有无需标定、制作简单、成本低廉、测量精度高等优点。为优选薄膜式压力传感器的主要参数，并获取压力测量的不确定度，开展了数值模拟，分析了薄膜厚度、待测压力、拟合参数等因素对压力测量的影响。对薄膜的位移或速度信号进行了拟合处理，获得了冲击起始时刻薄膜的加速度，进而得到了待测压力峰值；将获得的压力与标准压力进行比对，得到了拟合时长、拟合多项式阶次、薄膜厚度等因素的优选值，并获得了薄膜式压力传感器的主要技术指标。另外，开展了激波管比对实验，验证了数值模拟的相关结论。
利用待测压力与薄膜加速度之间的正比例关系来获取冲击波反射超压峰值的新型测量方法已经得到初步实验验证，该方法具有无需标定、制作简单、成本低廉、测量精度高等优点。为优选薄膜式压力传感器的主要参数，并获取压力测量的不确定度，开展了数值模拟，分析了薄膜厚度、待测压力、拟合参数等因素对压力测量的影响。对薄膜的位移或速度信号进行了拟合处理，获得了冲击起始时刻薄膜的加速度，进而得到了待测压力峰值；将获得的压力与标准压力进行比对，得到了拟合时长、拟合多项式阶次、薄膜厚度等因素的优选值，并获得了薄膜式压力传感器的主要技术指标。另外，开展了激波管比对实验，验证了数值模拟的相关结论。
