2003年 23卷 第2期
2003, 23(2): 97-104.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0097-8
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本文被引
摘要:
就爆炸力学数值模拟中的本构建模问题的有关内容作了讨论,包括:波传播研究与材料的动态特性研究的相互依赖、容变律与畸变律的解耦与耦合、率型本构关系与失效准则、应变率效应与温度效应的等效性、加载本构关系与卸载本构关系以及流变过程与损伤演化过程的耦合等,并展望了今后的有关发展动向。
就爆炸力学数值模拟中的本构建模问题的有关内容作了讨论,包括:波传播研究与材料的动态特性研究的相互依赖、容变律与畸变律的解耦与耦合、率型本构关系与失效准则、应变率效应与温度效应的等效性、加载本构关系与卸载本构关系以及流变过程与损伤演化过程的耦合等,并展望了今后的有关发展动向。
2003, 23(2): 105-110.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0105-6
摘要:
采用万能材料试验机和SHPB实验技术对TiNi形状记忆合金在10-3s-1和102s-1应变率下的伪弹性相变行为进行了实验研究。实验数据表明:TiNi合金的相变过程具有应变率效应,其原因主要是相变阻力受应变率影响应变率越大,相变阻力越大。在三线性热弹性相变模型的基础上,考虑了应变率对相变阻力的影响,并给出了相变阻力的具体形式,建立了一个一维率相关相变本构模型。模型对TiNi合金相变行为的模拟与实验数据吻合较好。
采用万能材料试验机和SHPB实验技术对TiNi形状记忆合金在10-3s-1和102s-1应变率下的伪弹性相变行为进行了实验研究。实验数据表明:TiNi合金的相变过程具有应变率效应,其原因主要是相变阻力受应变率影响应变率越大,相变阻力越大。在三线性热弹性相变模型的基础上,考虑了应变率对相变阻力的影响,并给出了相变阻力的具体形式,建立了一个一维率相关相变本构模型。模型对TiNi合金相变行为的模拟与实验数据吻合较好。
2003, 23(2): 111-115.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0111-5
摘要:
将气体近似地考虑成软固体,提出了一种直接对气体划分单元的高压容器的建模方法,推导了软固体单元的弹性矩阵,建立了整个容器结构的动态有限元方程并进行了随机振动响应计算分析。以实验结果为依据,将本文的方法与传统方法进行了比较,结果表明本文的分析结果更为接近实际情况。
将气体近似地考虑成软固体,提出了一种直接对气体划分单元的高压容器的建模方法,推导了软固体单元的弹性矩阵,建立了整个容器结构的动态有限元方程并进行了随机振动响应计算分析。以实验结果为依据,将本文的方法与传统方法进行了比较,结果表明本文的分析结果更为接近实际情况。
2003, 23(2): 116-121.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0116-6
摘要:
描述了线爆炸喷涂的基本原理。利用自行研制的线爆炸装置,分别在真空和大气环境下进行了高速喷涂WC Co硬质合金涂层的实验,得到了亚微米的超细晶涂层,涂层的最高硬度达Hv=2190,为原始材料硬度的1.4倍;在涂层与基体结合面处发现了不同于涂层和基体组织的过渡层;对涂层的显微硬度、金相组织和结合强度进行了检测和分析。
描述了线爆炸喷涂的基本原理。利用自行研制的线爆炸装置,分别在真空和大气环境下进行了高速喷涂WC Co硬质合金涂层的实验,得到了亚微米的超细晶涂层,涂层的最高硬度达Hv=2190,为原始材料硬度的1.4倍;在涂层与基体结合面处发现了不同于涂层和基体组织的过渡层;对涂层的显微硬度、金相组织和结合强度进行了检测和分析。
2003, 23(2): 122-127.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0122-6
摘要:
针对具有感度属性的同型不同批燃爆产品的感度分布建模问题,应用拟合优度的2检验法,给出了产品感度分布的建模方法:试验数据的同总体检验方法;感度分布拟合优度检验的条件与方法。应用给出的方法对五批#14针刺火帽的感度分布进行了建模,实例表明:同型不同批产品可能具有相同的感度分布,当对这些批产品的感度分布建模时,充分利用所有批产品提供的信息是可行的。
针对具有感度属性的同型不同批燃爆产品的感度分布建模问题,应用拟合优度的2检验法,给出了产品感度分布的建模方法:试验数据的同总体检验方法;感度分布拟合优度检验的条件与方法。应用给出的方法对五批#14针刺火帽的感度分布进行了建模,实例表明:同型不同批产品可能具有相同的感度分布,当对这些批产品的感度分布建模时,充分利用所有批产品提供的信息是可行的。
2003, 23(2): 128-133.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0128-6
摘要:
采用庚烷氧化的最新化学反应动力学机理(包含57种组分,290个基元反应)对模型燃烧室内的庚烷 空气混合气的压缩点火过程进行了数值模拟。计算了不同初始压力、不同初始温度下的点火过程;预测了燃烧室内部分稳定物质和自由基的摩尔分数及其在各个反应中的产生或消耗速率,以及温度和压力等参数随时间的变化过程,并根据计算结果从化学反应动力学机理的角度讨论了庚烷的压缩点火过程。
采用庚烷氧化的最新化学反应动力学机理(包含57种组分,290个基元反应)对模型燃烧室内的庚烷 空气混合气的压缩点火过程进行了数值模拟。计算了不同初始压力、不同初始温度下的点火过程;预测了燃烧室内部分稳定物质和自由基的摩尔分数及其在各个反应中的产生或消耗速率,以及温度和压力等参数随时间的变化过程,并根据计算结果从化学反应动力学机理的角度讨论了庚烷的压缩点火过程。
2003, 23(2): 134-139.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0134-6
摘要:
研究了水下冲击波的生物效应。研究结果表明:水下冲击伤死亡率高,肺仍然是水下冲击波致伤和致死的主要靶器官,肠道损伤的发生率较高,而肝、脾、肾等脏器和体表很少发生损伤;初步的量效关系分析表明,引起轻度、中度、重度和极重度冲击伤的冲量值分别为121.1～142.0、142.0～214.3、247.8～322.6和322.6～579.8kPams。
研究了水下冲击波的生物效应。研究结果表明:水下冲击伤死亡率高,肺仍然是水下冲击波致伤和致死的主要靶器官,肠道损伤的发生率较高,而肝、脾、肾等脏器和体表很少发生损伤;初步的量效关系分析表明,引起轻度、中度、重度和极重度冲击伤的冲量值分别为121.1～142.0、142.0～214.3、247.8～322.6和322.6～579.8kPams。
2003, 23(2): 140-146.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0140-7
摘要:
采用MOCL(Markoncellline)分界面跟踪算法,用二维多流体网格法的欧拉程序,对卵型头和平头动能弹侵彻混凝土平靶的过程进行了数值模拟研究,给出了侵彻过程中的物质变形情况及对应的破坏区域。基于计算结果,分析了弹头部形状对侵彻的影响。得出卵形头弹体的穿透过程是一种刺穿性模式,对靶孔周围破坏区域呈现出两头大、中间小的M型;而平头弹体则是一种挤凿性模式,对靶孔周围破坏区域较小。穿透同样的靶板,平头弹的侵彻耗能比卵形头弹侵彻耗能大,剩余速度小。
采用MOCL(Markoncellline)分界面跟踪算法,用二维多流体网格法的欧拉程序,对卵型头和平头动能弹侵彻混凝土平靶的过程进行了数值模拟研究,给出了侵彻过程中的物质变形情况及对应的破坏区域。基于计算结果,分析了弹头部形状对侵彻的影响。得出卵形头弹体的穿透过程是一种刺穿性模式,对靶孔周围破坏区域呈现出两头大、中间小的M型;而平头弹体则是一种挤凿性模式,对靶孔周围破坏区域较小。穿透同样的靶板,平头弹的侵彻耗能比卵形头弹侵彻耗能大,剩余速度小。
2003, 23(2): 147-150.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0147-4
摘要:
根据热爆炸理论的热平衡方程,在Thomas边界条件下,数值计算了热爆炸临界体系温度、临界环境温度和临界装药尺寸的关系。在不同的温度范围,环境温度对临界尺寸的影响不同:在80℃以上,温度的影响比较显著;而在70℃以下,温度的影响不太显著;环境温度为105℃时,环境温度对临界尺寸的影响结果也就是FrankKamenetskii热量平衡方程在稳态条件下的处理结果,且是最保守的估计。作为示例列出了一种EAK(Ethylenediaminedinitrate Ammomiumnitrate Totassiumnitrate)基的分子间炸药的热爆炸临界条件的计算结果。
根据热爆炸理论的热平衡方程,在Thomas边界条件下,数值计算了热爆炸临界体系温度、临界环境温度和临界装药尺寸的关系。在不同的温度范围,环境温度对临界尺寸的影响不同:在80℃以上,温度的影响比较显著;而在70℃以下,温度的影响不太显著;环境温度为105℃时,环境温度对临界尺寸的影响结果也就是FrankKamenetskii热量平衡方程在稳态条件下的处理结果,且是最保守的估计。作为示例列出了一种EAK(Ethylenediaminedinitrate Ammomiumnitrate Totassiumnitrate)基的分子间炸药的热爆炸临界条件的计算结果。
2003, 23(2): 151-156.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0151-6
摘要:
采用自制的主动水雾抑爆器,对主动水雾抑爆过程中的激波、火焰抑制作用进行了实验研究。实验结果表明:采用主动水雾抑爆时,在水雾区及其后的一定距离内激波均表现出不同程度的衰减,激波衰减随水雾空间密度增加而明显;当水雾区长度为1.6m时,在48.75kg/m3附近存在一个水雾密度临界值,水雾密度低于此值时,激波穿过水雾区后会再次成长增强,不能发生完全抑爆;保持水雾空间密度32.5kg/m3不变时,水雾区越长,激波衰减作用越明显;在2.5～3.0m之间存在一个激波完全衰减成为压缩波的水雾区临界长度。可以预知,随水雾区密度和长度变化,存在一抑爆临界曲线,此曲线将整个试验范围划分为抑爆区和非抑爆区两部分。
采用自制的主动水雾抑爆器,对主动水雾抑爆过程中的激波、火焰抑制作用进行了实验研究。实验结果表明:采用主动水雾抑爆时,在水雾区及其后的一定距离内激波均表现出不同程度的衰减,激波衰减随水雾空间密度增加而明显;当水雾区长度为1.6m时,在48.75kg/m3附近存在一个水雾密度临界值,水雾密度低于此值时,激波穿过水雾区后会再次成长增强,不能发生完全抑爆;保持水雾空间密度32.5kg/m3不变时,水雾区越长,激波衰减作用越明显;在2.5～3.0m之间存在一个激波完全衰减成为压缩波的水雾区临界长度。可以预知,随水雾区密度和长度变化,存在一抑爆临界曲线,此曲线将整个试验范围划分为抑爆区和非抑爆区两部分。
2003, 23(2): 157-162.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0157-6
摘要:
根据变分原理,计算了各表面散热条件不同的有限长圆柱含能材料的热爆炸临界参数和临界温度,研究了长径比对热爆炸临界参数和临界温度的影响;计算了各表面散热条件不同的有限长圆柱材料的热爆炸临界参数,得出了Biot数和对热爆炸临界参数和临界温度的作用。计算表明,用变分的方法将求解热爆炸导热方程问题转化为对一个特征值方程求解,求解过程要简单得多,且精度高、速度快。
根据变分原理,计算了各表面散热条件不同的有限长圆柱含能材料的热爆炸临界参数和临界温度,研究了长径比对热爆炸临界参数和临界温度的影响;计算了各表面散热条件不同的有限长圆柱材料的热爆炸临界参数,得出了Biot数和对热爆炸临界参数和临界温度的作用。计算表明,用变分的方法将求解热爆炸导热方程问题转化为对一个特征值方程求解,求解过程要简单得多,且精度高、速度快。
2003, 23(2): 163-168.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0163-6
摘要:
从计算机模拟的角度,利用波形预测的小波包分析模型进行了段微差时间间隔的优化选择研究。算例表明:不同的微差段数,有合适的微差时间间隔范围,在该范围选择不同的微差时间间隔,具有不同的结果;随着微差段数的增加,段微差时间间隔的选择范围变窄,且选择范围出现更细的划分。这说明在实施微差爆破过程中,段微差时间间隔应当选择更高的精度,才能满足相应的干扰降振要求。
从计算机模拟的角度,利用波形预测的小波包分析模型进行了段微差时间间隔的优化选择研究。算例表明:不同的微差段数,有合适的微差时间间隔范围,在该范围选择不同的微差时间间隔,具有不同的结果;随着微差段数的增加,段微差时间间隔的选择范围变窄,且选择范围出现更细的划分。这说明在实施微差爆破过程中,段微差时间间隔应当选择更高的精度,才能满足相应的干扰降振要求。
2003, 23(2): 169-172.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0169-4
摘要:
研究了石蜡、硬脂酸等添加剂与RDX的界面作用及其对撞击感度的影响。得出添加剂对RDX(Hexogen)的铺展系数越大,钝感效果越好的结论,并获得了铺展系数与特性落高的经验函数关系。
研究了石蜡、硬脂酸等添加剂与RDX的界面作用及其对撞击感度的影响。得出添加剂对RDX(Hexogen)的铺展系数越大,钝感效果越好的结论,并获得了铺展系数与特性落高的经验函数关系。
2003, 23(2): 173-177.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0173-5
摘要:
对普通钢筋混凝土和单层紧密排列刚玉球砼同时进行了抗侵彻模拟试验研究,并将试验结果进行了对比。结果表明:与普通钢筋混凝土相比,单层紧密排列刚玉球混凝土有较强的抗侵彻能力。
对普通钢筋混凝土和单层紧密排列刚玉球砼同时进行了抗侵彻模拟试验研究,并将试验结果进行了对比。结果表明:与普通钢筋混凝土相比,单层紧密排列刚玉球混凝土有较强的抗侵彻能力。
2003, 23(2): 178-182.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0178-5
摘要:
在差分格式中引入人工粘性捕捉激波,处理压力、密度等物理量的间断,使间断得到平滑,在计算结果中,冲击波就表现为物理量具有很大梯度的一个狭窄过渡区。利用边缘检测算子从计算数据中检测出位于边缘上的点,通过处理压力数据可以在图像中清晰地显示冲击波的轮廓。
在差分格式中引入人工粘性捕捉激波,处理压力、密度等物理量的间断,使间断得到平滑,在计算结果中,冲击波就表现为物理量具有很大梯度的一个狭窄过渡区。利用边缘检测算子从计算数据中检测出位于边缘上的点,通过处理压力数据可以在图像中清晰地显示冲击波的轮廓。
2003, 23(2): 183-187.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0183-5
摘要:
利用材料试验机和分离式霍布金森压杆实验装置测量了纯钽在较宽温度(-100～550℃)和应变率(10-5～103s-1)范围内的应力 应变曲线,该曲线表明钽的流动应力对温度和应变率都很敏感。利用所测得的应力 应变曲线拟合了钽在不同应变率和不同温度下的Johnson Cook与Zerilli Armstrong本构方程,Zeril li Armstrong本构方程与实验数据基本吻合,Johnson Cook本构方程与实验数据吻合得不太好。对Johnson Cook本构方程中的应变率强化项作了修正,修正后的Johnson Cook本构方程与实验数据吻合比修正前的好。
利用材料试验机和分离式霍布金森压杆实验装置测量了纯钽在较宽温度(-100～550℃)和应变率(10-5～103s-1)范围内的应力 应变曲线,该曲线表明钽的流动应力对温度和应变率都很敏感。利用所测得的应力 应变曲线拟合了钽在不同应变率和不同温度下的Johnson Cook与Zerilli Armstrong本构方程,Zeril li Armstrong本构方程与实验数据基本吻合,Johnson Cook本构方程与实验数据吻合得不太好。对Johnson Cook本构方程中的应变率强化项作了修正,修正后的Johnson Cook本构方程与实验数据吻合比修正前的好。
2003, 23(2): 188-192.
doi: 10.11883/1001-1455(2003)02-0188-5
摘要:
对45号钢在不同环境温度(25 300℃)和不同应变率(10-4～103s-1)的 关系进行了研究。修正了Johnson Cook模型中的应变率强化系数C,确定了45号钢的本构关系。金相观察表明,与应变率强化相比,较高的环境温度使硬化速率降低,且占主要因素,其结果使材料的强度降低。透射电镜分析表明,高应变率在使位错运动的能量提高的同时,增加了位错在晶界处的阻力,而较高的环境温度则为位错提供了较多的滑移面和滑移方向,其结果是使材料更容易压缩。
对45号钢在不同环境温度(25 300℃)和不同应变率(10-4～103s-1)的 关系进行了研究。修正了Johnson Cook模型中的应变率强化系数C,确定了45号钢的本构关系。金相观察表明,与应变率强化相比,较高的环境温度使硬化速率降低,且占主要因素,其结果使材料的强度降低。透射电镜分析表明,高应变率在使位错运动的能量提高的同时,增加了位错在晶界处的阻力,而较高的环境温度则为位错提供了较多的滑移面和滑移方向,其结果是使材料更容易压缩。
