2006年 26卷 第2期
2006, 26(2): 97-104.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0097-08
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本文被引
摘要:
基于如下假设，给出了层裂过程中的应力松弛方程，并建立了一种基于空穴聚集的延性层裂模型：在层裂早期，微空穴的主要效应是减小应力作用面积；在层裂后期，应力按空穴聚集时的应力-空隙度依赖关系减小。把P.F.Thomason、D.L.Tonks等及S.Cochran等给出的依赖于应力（压力）的层裂空隙度方程分别耦合于守恒方程、计及损伤的状态方程及本构方程，建立了求解所有变量包括损伤的封闭方程组。这种基于空穴聚集的层裂模型已被应用于一维层裂试验的数值模拟。模型中的层裂强度及临界损伤度初始可以估计，最终的确定将使数值模拟结果与实测的速度（或应力）剖面以及观测的层裂面上的损伤基本一致。分别基于D.L.Tonk等及S.Cochran等给出的依赖于压力的层裂空隙度方程所作的一维层裂试验数值模拟结果基本一致，而与基于P.F.Thomason给出的依赖于应力的层裂空隙度方程所作的相应数值模拟结果有明显差异。
基于如下假设，给出了层裂过程中的应力松弛方程，并建立了一种基于空穴聚集的延性层裂模型：在层裂早期，微空穴的主要效应是减小应力作用面积；在层裂后期，应力按空穴聚集时的应力-空隙度依赖关系减小。把P.F.Thomason、D.L.Tonks等及S.Cochran等给出的依赖于应力（压力）的层裂空隙度方程分别耦合于守恒方程、计及损伤的状态方程及本构方程，建立了求解所有变量包括损伤的封闭方程组。这种基于空穴聚集的层裂模型已被应用于一维层裂试验的数值模拟。模型中的层裂强度及临界损伤度初始可以估计，最终的确定将使数值模拟结果与实测的速度（或应力）剖面以及观测的层裂面上的损伤基本一致。分别基于D.L.Tonk等及S.Cochran等给出的依赖于压力的层裂空隙度方程所作的一维层裂试验数值模拟结果基本一致，而与基于P.F.Thomason给出的依赖于应力的层裂空隙度方程所作的相应数值模拟结果有明显差异。
2006, 26(2): 105-214.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0105-10
摘要:
开展了25 mm火炮小尺寸缩比弹的正/斜侵彻实验。给出了实验方法、建议弹型和混凝土靶的设计。在620～820 m/s实验速度范围内，缩比弹结构保持完整。结合动能深侵彻弹的力学设计理论和笔者先前的理论工作，对正/斜侵彻的实验结果作进一步的总结，包括着靶姿态、靶体终点效应以及弹体结构变形。
开展了25 mm火炮小尺寸缩比弹的正/斜侵彻实验。给出了实验方法、建议弹型和混凝土靶的设计。在620～820 m/s实验速度范围内，缩比弹结构保持完整。结合动能深侵彻弹的力学设计理论和笔者先前的理论工作，对正/斜侵彻的实验结果作进一步的总结，包括着靶姿态、靶体终点效应以及弹体结构变形。
2006, 26(2): 115-120.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0115-06
摘要:
利用双灵敏度VISAR测量了抗氢钢HR2、工业纯铁DT2和铁锰镍合金FeMnNi在一维应变冲击载荷下的自由面速度历史，结合受载样品的回收分析对其动载行为和断裂表现进行了分析。研究表明，在实验加载压力范围内DT2和FeMnNi样品的自由面速度历史呈现包括相变波在内的典型三波结构，而对HR2钢，尽管金相分析显示其加载前后样品的相组织已发生变化，但速度剖面呈现的仅是典型的弹塑性双波结构。分析认为溶质材料成分和初始相组织是无相变波的主要原因。从冲击相变和卸载逆相变角度解释了在等厚靶碰撞时DT2和FeMnNi材料中出现的多重层裂、浅表层裂现象。
利用双灵敏度VISAR测量了抗氢钢HR2、工业纯铁DT2和铁锰镍合金FeMnNi在一维应变冲击载荷下的自由面速度历史，结合受载样品的回收分析对其动载行为和断裂表现进行了分析。研究表明，在实验加载压力范围内DT2和FeMnNi样品的自由面速度历史呈现包括相变波在内的典型三波结构，而对HR2钢，尽管金相分析显示其加载前后样品的相组织已发生变化，但速度剖面呈现的仅是典型的弹塑性双波结构。分析认为溶质材料成分和初始相组织是无相变波的主要原因。从冲击相变和卸载逆相变角度解释了在等厚靶碰撞时DT2和FeMnNi材料中出现的多重层裂、浅表层裂现象。
2006, 26(2): 121-124.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0121-04
摘要:
对受子弹正向撞击的铝合金圆板进行了动力反直观行为的实验研究。描述了不同撞击速度下板的响应模式，发现了圆板中的反直观现象，即板的最终变形与子弹撞击方向相反，并记录了板在整个变形过程中典型点的位移历史曲线，进一步证实了结构动力响应的反直观行为是一种客观存在的弹塑性动力行为。
对受子弹正向撞击的铝合金圆板进行了动力反直观行为的实验研究。描述了不同撞击速度下板的响应模式，发现了圆板中的反直观现象，即板的最终变形与子弹撞击方向相反，并记录了板在整个变形过程中典型点的位移历史曲线，进一步证实了结构动力响应的反直观行为是一种客观存在的弹塑性动力行为。
2006, 26(2): 125-128.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0125-04
摘要:
采用体胞模型的分析方法推导了材料在弹塑性变形阶段的孔洞增长方程。假设所有孔洞的内外半径之比相同，用数值方法定性分析了材料在层裂损伤过程中孔洞数密度分布的变化。通过分析孔洞数密度分布、孔洞体积累积百分比、不同大小孔洞所占体积份额的计算结果，指出初始损伤对损伤演化有直接影响。
采用体胞模型的分析方法推导了材料在弹塑性变形阶段的孔洞增长方程。假设所有孔洞的内外半径之比相同，用数值方法定性分析了材料在层裂损伤过程中孔洞数密度分布的变化。通过分析孔洞数密度分布、孔洞体积累积百分比、不同大小孔洞所占体积份额的计算结果，指出初始损伤对损伤演化有直接影响。
2006, 26(2): 129-133.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0129-05
摘要:
采用前照明高速分幅照相技术拍摄到在爆轰加载下45钢柱壳表面裂纹生成、扩展及产物泄漏过程的清晰图像，较准确地测量了膨胀断裂的时间与应变。 45钢柱壳在炸药爆轰加载下，断裂应变随应变率的增加而增加，当应变率达到一定值，断裂应变随应变率的增加而降低，出现了动态断裂中的塑性峰现象。
采用前照明高速分幅照相技术拍摄到在爆轰加载下45钢柱壳表面裂纹生成、扩展及产物泄漏过程的清晰图像，较准确地测量了膨胀断裂的时间与应变。 45钢柱壳在炸药爆轰加载下，断裂应变随应变率的增加而增加，当应变率达到一定值，断裂应变随应变率的增加而降低，出现了动态断裂中的塑性峰现象。
2006, 26(2): 134-139.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0134-06
摘要:
选取硅橡胶、聚氨酯泡沫、Comp.B炸药、PBX-HMX(97%)炸药以及6061-T6铝合金五种材料试样，对分离式霍普金森压杆（SHPB）实验技术中的端面摩擦效应进行了研究。实验结果表明，SHPB实验技术中的端面摩擦效应与材料的性质相关。另外，基于各向同性弹性理论，运用能量守恒法对SHPB实验中的端面摩擦效应进行了机理分析，研究表明，材料泊松比、端面摩擦系数、试样长径比、轴向应变是SHPB实验中影响端面摩擦效应的四个因素。
选取硅橡胶、聚氨酯泡沫、Comp.B炸药、PBX-HMX(97%)炸药以及6061-T6铝合金五种材料试样，对分离式霍普金森压杆（SHPB）实验技术中的端面摩擦效应进行了研究。实验结果表明，SHPB实验技术中的端面摩擦效应与材料的性质相关。另外，基于各向同性弹性理论，运用能量守恒法对SHPB实验中的端面摩擦效应进行了机理分析，研究表明，材料泊松比、端面摩擦系数、试样长径比、轴向应变是SHPB实验中影响端面摩擦效应的四个因素。
2006, 26(2): 140-144.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0140-05
摘要:
采用双灵敏度激光速度干涉仪(VISAR)测量了JOB-9003和JB-9014两种炸药平面一维爆轰驱动飞片的速度历史，比较了二者的做功能力；并用DYNA2D程序进行了数值模拟。在有JO-9159炸药的条件下，实验和计算结果表明，JB-9014炸药的做功能力可以达到JOB-9003炸药的75.0%；无JO-9159炸药条件下的计算结果表明，JB-9014炸药的做功能力约为JOB-9003炸药的71.2%
采用双灵敏度激光速度干涉仪(VISAR)测量了JOB-9003和JB-9014两种炸药平面一维爆轰驱动飞片的速度历史，比较了二者的做功能力；并用DYNA2D程序进行了数值模拟。在有JO-9159炸药的条件下，实验和计算结果表明，JB-9014炸药的做功能力可以达到JOB-9003炸药的75.0%；无JO-9159炸药条件下的计算结果表明，JB-9014炸药的做功能力约为JOB-9003炸药的71.2%
2006, 26(2): 145-149.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0145-05
摘要:
针对某爆炸试验室的基础隔振系统的改造，首先提出了一种由钢丝绳和碟形弹簧组合而成的新型隔振器，给出了相应的基础隔振方案，并对组合隔振器进行了试验研究。然后，采用两自由度、有阻尼计算模型对隔振系统的动力反应进行非线性分析，研究了隔振层刚度和阻尼对隔振系统动力反应的影响，优化选择了隔振系统的有关参数。研究结果表明,当隔振层刚度约为110 kN/mm，阻尼比为0.20~0.35时，隔振层动荷载接近最小，且其他动力反应满足设计要求。改造后的爆炸实验室的抗冲击能力比改造前提高了50％。
针对某爆炸试验室的基础隔振系统的改造，首先提出了一种由钢丝绳和碟形弹簧组合而成的新型隔振器，给出了相应的基础隔振方案，并对组合隔振器进行了试验研究。然后，采用两自由度、有阻尼计算模型对隔振系统的动力反应进行非线性分析，研究了隔振层刚度和阻尼对隔振系统动力反应的影响，优化选择了隔振系统的有关参数。研究结果表明,当隔振层刚度约为110 kN/mm，阻尼比为0.20~0.35时，隔振层动荷载接近最小，且其他动力反应满足设计要求。改造后的爆炸实验室的抗冲击能力比改造前提高了50％。
2006, 26(2): 150-155.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0150-06
摘要:
以纤维增强复合材料（FRP）层合板前置铝板模拟铝质舰体轻型复合装甲结构，对采用不同增强纤维FRP层合板有间隙复合装甲结构进行7.62 mm制式尖头弹打靶试验。基于FRP抗弹机理的分析，着重讨论了入射角度和增强纤维种类对组合装甲结构抗弹性能的影响，对铝质舰体设置轻型复合装甲以抵御小口径武器攻击的可行性进行评估。
以纤维增强复合材料（FRP）层合板前置铝板模拟铝质舰体轻型复合装甲结构，对采用不同增强纤维FRP层合板有间隙复合装甲结构进行7.62 mm制式尖头弹打靶试验。基于FRP抗弹机理的分析，着重讨论了入射角度和增强纤维种类对组合装甲结构抗弹性能的影响，对铝质舰体设置轻型复合装甲以抵御小口径武器攻击的可行性进行评估。
2006, 26(2): 156-162.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0156-07
摘要:
采用流体体积分数的混合型多流体数值模型，将piecewise parabolic method (PPM)方法应用于可压缩多流体流动的数值模拟，拓展了以前提出的模型和数值方法，使它能够处理一般的Mie-Grneisen状态方程。采用双波近似和两层迭代算法求解一般状态方程的Riemann问题；并根据多流体接触界面无振荡原则设计高精度计算格式，对典型的纯界面平移问题可以从理论上证明本算法在接触间断附近压力和速度没有振荡，而且数值模拟结果表明界面数值耗散也被控制在2~3个网格之内。模拟了多种复杂的可压缩多流体流动，算例结果表明本文方法可以有效地处理接触间断、激波等物理问题，且具有耗散小精度高的特点。
采用流体体积分数的混合型多流体数值模型，将piecewise parabolic method (PPM)方法应用于可压缩多流体流动的数值模拟，拓展了以前提出的模型和数值方法，使它能够处理一般的Mie-Grneisen状态方程。采用双波近似和两层迭代算法求解一般状态方程的Riemann问题；并根据多流体接触界面无振荡原则设计高精度计算格式，对典型的纯界面平移问题可以从理论上证明本算法在接触间断附近压力和速度没有振荡，而且数值模拟结果表明界面数值耗散也被控制在2~3个网格之内。模拟了多种复杂的可压缩多流体流动，算例结果表明本文方法可以有效地处理接触间断、激波等物理问题，且具有耗散小精度高的特点。
2006, 26(2): 163-168.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0163-06
摘要:
将有限元方法与光滑粒子动力学方法相结合，编制了弹、塑性弹丸冲击混凝土的计算程序,其中给出具有人工动量输运功能的滑移面算法。计算表明，弹丸按弹、塑性计算与按刚体计算的侵彻过程不同；特别对于壳结构弹体，其冲击速度存在临界值。超过临界冲击速度，弹体将发生较大塑性变形和损伤破坏，而且弹丸侵彻深度不能再随冲击速度增加而有效地增加。弹体损伤区的内损伤演化率与冲击速度有关，当冲击速度增加时损伤演化加快。
将有限元方法与光滑粒子动力学方法相结合，编制了弹、塑性弹丸冲击混凝土的计算程序,其中给出具有人工动量输运功能的滑移面算法。计算表明，弹丸按弹、塑性计算与按刚体计算的侵彻过程不同；特别对于壳结构弹体，其冲击速度存在临界值。超过临界冲击速度，弹体将发生较大塑性变形和损伤破坏，而且弹丸侵彻深度不能再随冲击速度增加而有效地增加。弹体损伤区的内损伤演化率与冲击速度有关，当冲击速度增加时损伤演化加快。
2006, 26(2): 169-173.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0169-05
摘要:
在SHPB装置上对渗流法制备的通孔泡沫铝进行了动态压缩实验，研究了相对密度为0.341~0.419的通孔泡沫铝在10-3~2000 s-1应变率范围内的压缩响应特征和应变率相关性，并用扫描电镜（scanning electron microscope,SEM)分析了泡沫铝的压缩变形特征。实验结果表明，通孔泡沫铝有明显应变率效应，随应变率上升，泡沫铝流动应力提高。SEM观察结果揭示，在动态压缩下，通孔泡沫铝宏观上均匀变形，微观变形机制以泡孔横向伸展坍塌为主。
在SHPB装置上对渗流法制备的通孔泡沫铝进行了动态压缩实验，研究了相对密度为0.341~0.419的通孔泡沫铝在10-3~2000 s-1应变率范围内的压缩响应特征和应变率相关性，并用扫描电镜（scanning electron microscope,SEM)分析了泡沫铝的压缩变形特征。实验结果表明，通孔泡沫铝有明显应变率效应，随应变率上升，泡沫铝流动应力提高。SEM观察结果揭示，在动态压缩下，通孔泡沫铝宏观上均匀变形，微观变形机制以泡孔横向伸展坍塌为主。
2006, 26(2): 174-178.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0174-05
摘要:
采用Hybrid反应率结合修正的JWL方程，研究了LX-17、超细TATB等钝感炸药的冲击起爆（SDT）过程，并计算了爆轰波的对碰现象。结果表明，该方法计算钝感炸药的冲击起爆过程与实验数据符合较好；计算爆轰波对碰区的峰值压力提高了10％。
采用Hybrid反应率结合修正的JWL方程，研究了LX-17、超细TATB等钝感炸药的冲击起爆（SDT）过程，并计算了爆轰波的对碰现象。结果表明，该方法计算钝感炸药的冲击起爆过程与实验数据符合较好；计算爆轰波对碰区的峰值压力提高了10％。
2006, 26(2): 179-182.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0179-04
摘要:
利用基于靶板毁伤效应和超压-冲量准则的FAE战斗部毁伤威力评价方法，分别对三种不同起爆方式和燃料配方的FAE战斗部进行了毁伤威力评价的试验，并计算得到了相应的TNT威力当量值。结果表明,1#云爆弹在炸距3.8 m之后靶板的变形挠度大于同药量的RDX/TNT装药，在炸距3.8～4.2 m之间的TNT当量约为2.0；在炸距13～18 m之间，采用新型固液混合燃料的2#云爆弹的靶板变形挠度约为传统环氧丙烷燃料的3#云爆弹的1.4倍，TNT当量分别为3.75和2.96。
利用基于靶板毁伤效应和超压-冲量准则的FAE战斗部毁伤威力评价方法，分别对三种不同起爆方式和燃料配方的FAE战斗部进行了毁伤威力评价的试验，并计算得到了相应的TNT威力当量值。结果表明,1#云爆弹在炸距3.8 m之后靶板的变形挠度大于同药量的RDX/TNT装药，在炸距3.8～4.2 m之间的TNT当量约为2.0；在炸距13～18 m之间，采用新型固液混合燃料的2#云爆弹的靶板变形挠度约为传统环氧丙烷燃料的3#云爆弹的1.4倍，TNT当量分别为3.75和2.96。
2006, 26(2): 183-187.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0183-05
摘要:
用动力有限元程序LS-DYNA对长江三峡水利枢纽工程三期碾压混凝土横向围堰爆破拆除进行了数值模拟。计算分析了上游库水和廊道对爆破拆除效果的影响。计算结果表明,上游库水和廊道对爆破拆除缺口的形成和范围有较大影响，在进行爆破实施时应结合爆破试验予以充分考虑。
用动力有限元程序LS-DYNA对长江三峡水利枢纽工程三期碾压混凝土横向围堰爆破拆除进行了数值模拟。计算分析了上游库水和廊道对爆破拆除效果的影响。计算结果表明,上游库水和廊道对爆破拆除缺口的形成和范围有较大影响，在进行爆破实施时应结合爆破试验予以充分考虑。
2006, 26(2): 188-192.
doi: 10.11883/1001-1455(2006)02-0188-05
摘要:
从基础和设备间的接触力特点出发，采用Matlab/SIMULINK仿真软件建立了爆炸地冲击作用下浮放设备的滑移抛离模型，并验证了该模型的正确性。通过输入实测爆炸地冲击加速度波得出在真实爆炸环境中浮放设备的运动历程可分为相对静止、滑移、抛离、滑移减速等四个阶段。并根据其特点，提出了合理简化加速度波，采用该加速度波形，分析得到了浮放设备运动响应与动摩擦系数、爆炸地运动参数的关系。
从基础和设备间的接触力特点出发，采用Matlab/SIMULINK仿真软件建立了爆炸地冲击作用下浮放设备的滑移抛离模型，并验证了该模型的正确性。通过输入实测爆炸地冲击加速度波得出在真实爆炸环境中浮放设备的运动历程可分为相对静止、滑移、抛离、滑移减速等四个阶段。并根据其特点，提出了合理简化加速度波，采用该加速度波形，分析得到了浮放设备运动响应与动摩擦系数、爆炸地运动参数的关系。
