2016年 36卷 第6期
2016, 36(6): 745-751.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0745-07
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摘要:
为了研究炸药摩擦安全性，利用熔化摩擦模型对几种高能炸药的摩擦感度进行了数值模拟，结果符合实验，并根据热分解反应速率分析了感度规律。由于炸药熔点一般低于点火温度，所以基于一个考虑熔化现象的炸药摩擦模型，在炸药感度实验条件下进行了一维数值模拟，给出了炸药熔化结果和摩擦点火的时间：4种摩擦感度较弱的炸药包括DATB、NQ、TATB和TNT的点火时间的顺序即感度顺序符合实验结果，说明摩擦点火模型适应性。进一步结合炸药热分解反应速率的大小顺序，数值模拟证明，在一定摩擦强度下，点火顺序会发生交换，说明摩擦感度实验不能完全说明炸药摩擦感度强弱顺序。
为了研究炸药摩擦安全性，利用熔化摩擦模型对几种高能炸药的摩擦感度进行了数值模拟，结果符合实验，并根据热分解反应速率分析了感度规律。由于炸药熔点一般低于点火温度，所以基于一个考虑熔化现象的炸药摩擦模型，在炸药感度实验条件下进行了一维数值模拟，给出了炸药熔化结果和摩擦点火的时间：4种摩擦感度较弱的炸药包括DATB、NQ、TATB和TNT的点火时间的顺序即感度顺序符合实验结果，说明摩擦点火模型适应性。进一步结合炸药热分解反应速率的大小顺序，数值模拟证明，在一定摩擦强度下，点火顺序会发生交换，说明摩擦感度实验不能完全说明炸药摩擦感度强弱顺序。
2016, 36(6): 752-758.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0752-07
摘要:
为了研究高速侵彻时弹体撞击速度、材料强度等对质量侵蚀特性和侵彻效率的影响规律，开展了不同材料强度和长径比的弹体高速侵彻半无限厚素混凝土靶实验，弹体撞击速度为880~1 900 m/s，弹头形状为尖卵型(半径口径比为3)，口径为30 mm。由实验发现：弹体撞击速度对侵彻效率的影响呈抛物线分布，最大侵彻效率时的弹体特征撞击速度约1 400 m/s；高速侵彻时弹体的质量侵蚀主要发生在卵形头部，弹身及尾部损伤极少；速度超过特征撞击速度时，弹体侵蚀严重，甚至弯曲变形或解体；弹体强度提高至约2倍时，质量侵蚀率降低约80%。基于实验，利用量纲分析原则建立了量纲一侵彻效率和量纲一弹体撞击速度的函数关系式，可估算出最大侵彻效率对应的弹体撞靶速度，为高速侵彻效应模拟实验提供理论指导。
为了研究高速侵彻时弹体撞击速度、材料强度等对质量侵蚀特性和侵彻效率的影响规律，开展了不同材料强度和长径比的弹体高速侵彻半无限厚素混凝土靶实验，弹体撞击速度为880~1 900 m/s，弹头形状为尖卵型(半径口径比为3)，口径为30 mm。由实验发现：弹体撞击速度对侵彻效率的影响呈抛物线分布，最大侵彻效率时的弹体特征撞击速度约1 400 m/s；高速侵彻时弹体的质量侵蚀主要发生在卵形头部，弹身及尾部损伤极少；速度超过特征撞击速度时，弹体侵蚀严重，甚至弯曲变形或解体；弹体强度提高至约2倍时，质量侵蚀率降低约80%。基于实验，利用量纲分析原则建立了量纲一侵彻效率和量纲一弹体撞击速度的函数关系式，可估算出最大侵彻效率对应的弹体撞靶速度，为高速侵彻效应模拟实验提供理论指导。
2016, 36(6): 759-766.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0759-08
摘要:
在分析纵向磁场能够增强聚能射流稳定性的基础上，根据聚能射流的运动方程以及聚能射流的塑性失稳条件，推导得到了聚能射流在纵向磁场中的极限拉伸系数计算公式，并计算了有、无磁场情况下极限拉伸系数的比值。通过两种炸高下的实验研究对理论模型进行了验证。结果表明：由于磁场的存在而引起的电磁力抑制了聚能射流颈缩的发展，进而延长了射流成型的惯性拉伸阶段，最终使聚能射流在磁场中的极限拉伸系数在一定程度上得到了增加；理论和实验所得结果吻合较好。运用所建立模型可以较准确地反映磁场对聚能射流极限拉伸系数的影响。
在分析纵向磁场能够增强聚能射流稳定性的基础上，根据聚能射流的运动方程以及聚能射流的塑性失稳条件，推导得到了聚能射流在纵向磁场中的极限拉伸系数计算公式，并计算了有、无磁场情况下极限拉伸系数的比值。通过两种炸高下的实验研究对理论模型进行了验证。结果表明：由于磁场的存在而引起的电磁力抑制了聚能射流颈缩的发展，进而延长了射流成型的惯性拉伸阶段，最终使聚能射流在磁场中的极限拉伸系数在一定程度上得到了增加；理论和实验所得结果吻合较好。运用所建立模型可以较准确地反映磁场对聚能射流极限拉伸系数的影响。
2016, 36(6): 774-780.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0774-07
摘要:
为研究钚气溶胶生成规律及源项分布，提出了一种密封环境下的金属气溶胶源项实验方法，利用爆炸容器及气溶胶采样器等实验设备，开展了钚替代材料银的气溶胶源项生成实验，分析了空气动力学直径小于10 μm的银气溶胶源项分布特性，并与外场扩散试验中钚气溶胶数据进行了对比。进一步采用不同炸药及加载装置，对相同银片样品进行加载实验，研究了加载峰值压力对银气溶胶源项分布的影响。研究结果表明，金属银可作为替代材料研究爆轰加载条件下钚气溶胶的源项参数，在一定实验条件下，二者归一化积累质量分布具有较高的一致性；爆轰加载产生的银气溶胶中，较小粒径气溶胶质量含量较高。气溶胶总量与加载峰值压力呈二次函数分布，当峰值压力超过某个临界值时，气溶胶总量将达到极值；此外，通过对同发次实验的3次不同采样数据进行分析，发现了较明显的气溶胶凝并和沉降现象。
为研究钚气溶胶生成规律及源项分布，提出了一种密封环境下的金属气溶胶源项实验方法，利用爆炸容器及气溶胶采样器等实验设备，开展了钚替代材料银的气溶胶源项生成实验，分析了空气动力学直径小于10 μm的银气溶胶源项分布特性，并与外场扩散试验中钚气溶胶数据进行了对比。进一步采用不同炸药及加载装置，对相同银片样品进行加载实验，研究了加载峰值压力对银气溶胶源项分布的影响。研究结果表明，金属银可作为替代材料研究爆轰加载条件下钚气溶胶的源项参数，在一定实验条件下，二者归一化积累质量分布具有较高的一致性；爆轰加载产生的银气溶胶中，较小粒径气溶胶质量含量较高。气溶胶总量与加载峰值压力呈二次函数分布，当峰值压力超过某个临界值时，气溶胶总量将达到极值；此外，通过对同发次实验的3次不同采样数据进行分析，发现了较明显的气溶胶凝并和沉降现象。
2016, 36(6): 781-788.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0781-08
摘要:
超空泡射弹是一种新型的水下高速动能武器。基于理想可压缩势流理论，考虑流体的重力效应，建立了水下细长锥形射弹超空泡流动的统一理论模型和数值计算方法，分别导出了亚、超声速条件下用于计算细长锥形射弹超空泡形态的积分-微分方程。采用二次多项式局部拟合空泡，提出了超空泡形态的数值离散和递推求解方法。通过超空泡长细比的渐近解与数值解计算结果比较，验证了所建立的理论模型和计算方法的有效性。通过分析细长锥形射弹在不同运动方式、深度、速度条件下的超空泡形态和流体动力系数计算结果，明确了流体重力和压缩性效应对超空泡尺度、射弹表面压力分布和压差阻力系数的影响。
超空泡射弹是一种新型的水下高速动能武器。基于理想可压缩势流理论，考虑流体的重力效应，建立了水下细长锥形射弹超空泡流动的统一理论模型和数值计算方法，分别导出了亚、超声速条件下用于计算细长锥形射弹超空泡形态的积分-微分方程。采用二次多项式局部拟合空泡，提出了超空泡形态的数值离散和递推求解方法。通过超空泡长细比的渐近解与数值解计算结果比较，验证了所建立的理论模型和计算方法的有效性。通过分析细长锥形射弹在不同运动方式、深度、速度条件下的超空泡形态和流体动力系数计算结果，明确了流体重力和压缩性效应对超空泡尺度、射弹表面压力分布和压差阻力系数的影响。
2016, 36(6): 739-744.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0739-06
摘要:
采用自行研制的多介质弹塑性流体力学欧拉程序，对柱形内爆加载金属界面不稳定性进行了数值研究，数值模拟结果与文献实验数据吻合较好。数值结果表明：材料强度对界面不稳定性发展有不可忽略的抑制作用；材料屈服强度对较高模数不稳定性增长的抑制较强，而剪切模量对不稳定性发展的影响相似但敏感性相对较弱；金属界面不稳定性增长存在最不稳定模数，最不稳定模数随屈服强度增加而减小，并近似与屈服强度的对数呈线性关系；随着壳的厚度减小，扰动增长加快。
采用自行研制的多介质弹塑性流体力学欧拉程序，对柱形内爆加载金属界面不稳定性进行了数值研究，数值模拟结果与文献实验数据吻合较好。数值结果表明：材料强度对界面不稳定性发展有不可忽略的抑制作用；材料屈服强度对较高模数不稳定性增长的抑制较强，而剪切模量对不稳定性发展的影响相似但敏感性相对较弱；金属界面不稳定性增长存在最不稳定模数，最不稳定模数随屈服强度增加而减小，并近似与屈服强度的对数呈线性关系；随着壳的厚度减小，扰动增长加快。
2016, 36(6): 767-773.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0767-07
摘要:
在轻气炮和神光Ⅱ强激光装置上开展了金属铝的层裂实验。针对激光打靶层裂实验中样品自由面速度剖面后期振荡容易丢失问题，改进靶设计，获得很好效果。利用轻气炮加载和强激光加载层裂实验应变率的显著差异，并通过数值模拟，讨论了在建立具有预测能力的理论建模中需要关注的损伤成核、演化与汇合问题中的材料特性与应变率相关特性因素。结果表明，对于我们以前建立的动态损伤与断裂模型，微孔洞成核的平均半径、阈值压力、成核速率相关参数以及微孔洞长大的阈值压力等具有材料特性属性，但微孔洞的表面能以及决定材料发生完全层裂的临界损伤度等具有明显的应变率效应。另外，分析还发现，虽然层裂强度具有明显的应变率效应，但是在样品层裂当地，样品由持续拉伸向收缩转变的临界行为，取决于一个很小的临界损伤，这个临界值很可能是材料常数，与应变率无关。
在轻气炮和神光Ⅱ强激光装置上开展了金属铝的层裂实验。针对激光打靶层裂实验中样品自由面速度剖面后期振荡容易丢失问题，改进靶设计，获得很好效果。利用轻气炮加载和强激光加载层裂实验应变率的显著差异，并通过数值模拟，讨论了在建立具有预测能力的理论建模中需要关注的损伤成核、演化与汇合问题中的材料特性与应变率相关特性因素。结果表明，对于我们以前建立的动态损伤与断裂模型，微孔洞成核的平均半径、阈值压力、成核速率相关参数以及微孔洞长大的阈值压力等具有材料特性属性，但微孔洞的表面能以及决定材料发生完全层裂的临界损伤度等具有明显的应变率效应。另外，分析还发现，虽然层裂强度具有明显的应变率效应，但是在样品层裂当地，样品由持续拉伸向收缩转变的临界行为，取决于一个很小的临界损伤，这个临界值很可能是材料常数，与应变率无关。
2016, 36(6): 789-796.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0789-08
摘要:
对离心机水下爆炸缩比实验方法进行探究，对离心机水下爆炸缩比实验的相似理论进行了推导，通过数值计算分析，探究了原模型、离心机缩比实验及常规缩比实验的冲击波载荷、气泡载荷以及气泡动力学行为。结果表明：常规缩比实验不能对气泡行为及垂直方向的近场载荷进行准确的预报，若要保证远场气泡脉冲峰值误差小于10%，则爆距需大于9.5倍气泡最大半径。而离心机缩比实验能够对原模型进行准确的预报，以小当量装药模拟大当量装药水下爆炸整个物理过程，且冲击波和气泡两个阶段完全相似。同时，水深也可以进行几何缩比，克服了常规缩比方法的缺陷。
对离心机水下爆炸缩比实验方法进行探究，对离心机水下爆炸缩比实验的相似理论进行了推导，通过数值计算分析，探究了原模型、离心机缩比实验及常规缩比实验的冲击波载荷、气泡载荷以及气泡动力学行为。结果表明：常规缩比实验不能对气泡行为及垂直方向的近场载荷进行准确的预报，若要保证远场气泡脉冲峰值误差小于10%，则爆距需大于9.5倍气泡最大半径。而离心机缩比实验能够对原模型进行准确的预报，以小当量装药模拟大当量装药水下爆炸整个物理过程，且冲击波和气泡两个阶段完全相似。同时，水深也可以进行几何缩比，克服了常规缩比方法的缺陷。
2016, 36(6): 797-802.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0797-06
摘要:
为了保证钻地战斗部打击防护层目标时不发生跳弹，需要对弹体侵彻目标的临界跳弹角度进行分析和估算。开展了一定大长径比弹体斜侵彻混凝土的跳弹实验，分析了在250~430 m/s速度下弹体侵彻30和60 MPa钢筋混凝土的临界跳弹角度，给出了弹体临界跳弹角度包络线。当靶板强度相同时，随着侵彻速度的增加，弹体的临界跳弹倾角增大，增大的趋势逐渐变缓；在相同侵彻速度下，随着靶板强度的增加，弹体的临界跳弹倾角减小；经验公式分析得到的弹体临界跳弹倾角偏低于实验，但偏差基本在3°以内。
为了保证钻地战斗部打击防护层目标时不发生跳弹，需要对弹体侵彻目标的临界跳弹角度进行分析和估算。开展了一定大长径比弹体斜侵彻混凝土的跳弹实验，分析了在250~430 m/s速度下弹体侵彻30和60 MPa钢筋混凝土的临界跳弹角度，给出了弹体临界跳弹角度包络线。当靶板强度相同时，随着侵彻速度的增加，弹体的临界跳弹倾角增大，增大的趋势逐渐变缓；在相同侵彻速度下，随着靶板强度的增加，弹体的临界跳弹倾角减小；经验公式分析得到的弹体临界跳弹倾角偏低于实验，但偏差基本在3°以内。
2016, 36(6): 825-831.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0825-07
摘要:
运用岩石破裂过程分析软件RFPA-dynamic，就爆炸荷载的加载速率、炮孔到自由边界的距离以及两炮孔中间空孔的大小对动态裂纹扩展方式的影响进行了研究。结果表明：随着加载速率的减小，炮孔周围的破碎区逐渐减少；裂纹开始萌生的位置逐渐由破碎区外边缘向炮孔孔壁转移；萌生的分支小裂纹逐渐减少，主裂纹扩展长度逐渐增大。由于自由边界的影响，炮孔向下扩展的裂纹逐渐弯向水平方向，且炮孔到自由边界的距离越小，这种趋势越明显。由于空孔的导向作用，使靠近空孔的裂纹逐渐弯曲向空孔处扩展，同时在空孔孔壁两端产生一条向炮孔扩展的裂纹；空孔半径大小对裂纹的导向作用，并无明显的影响；材料的非均匀性，对裂纹的扩展方式有显著的影响。
运用岩石破裂过程分析软件RFPA-dynamic，就爆炸荷载的加载速率、炮孔到自由边界的距离以及两炮孔中间空孔的大小对动态裂纹扩展方式的影响进行了研究。结果表明：随着加载速率的减小，炮孔周围的破碎区逐渐减少；裂纹开始萌生的位置逐渐由破碎区外边缘向炮孔孔壁转移；萌生的分支小裂纹逐渐减少，主裂纹扩展长度逐渐增大。由于自由边界的影响，炮孔向下扩展的裂纹逐渐弯向水平方向，且炮孔到自由边界的距离越小，这种趋势越明显。由于空孔的导向作用，使靠近空孔的裂纹逐渐弯曲向空孔处扩展，同时在空孔孔壁两端产生一条向炮孔扩展的裂纹；空孔半径大小对裂纹的导向作用，并无明显的影响；材料的非均匀性，对裂纹的扩展方式有显著的影响。
2016, 36(6): 832-838.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0832-07
摘要:
通过受限空间油气爆燃可视化实验发现，在不同初始油气体积分数下，爆燃火焰呈现出不同的表观特征，据此提出了受限空间油气爆燃的3种火焰形态，即光滑球形火焰、褶皱球形火焰和卷曲絮状火焰。分析了3种火焰形态的形成机理，并通过实验观测与理论分析，给出了区分3种火焰形态的临界条件。结合实验中采集到的关键参数，总结了不同的火焰形态下受限空间油气爆燃的反应产物、最大压力、升压速率、反应时间、火焰强度等关键参数的特征与变化规律。
通过受限空间油气爆燃可视化实验发现，在不同初始油气体积分数下，爆燃火焰呈现出不同的表观特征，据此提出了受限空间油气爆燃的3种火焰形态，即光滑球形火焰、褶皱球形火焰和卷曲絮状火焰。分析了3种火焰形态的形成机理，并通过实验观测与理论分析，给出了区分3种火焰形态的临界条件。结合实验中采集到的关键参数，总结了不同的火焰形态下受限空间油气爆燃的反应产物、最大压力、升压速率、反应时间、火焰强度等关键参数的特征与变化规律。
2016, 36(6): 839-846.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0839-08
摘要:
为了通过振动波传播规律研究微差爆破延时控制，改善爆破振动和提高爆炸能利用，选取普通雷管和澳瑞凯高精度雷管进行不同段别延期起爆对比实验，试爆过程对振动波测振。基于振动波函数优化理论基础，对实测数据和波状谱处理分析，总结了不同微差时间下振动波传播规律及速度峰值、主频、频带能量、总能量等变化特征，根据该特征发现振动波速度图谱和该速度积分所得位移图谱中两者最大值对应时间点相同。依据此速度峰值-振动位移分布特征，对某实测简单振动波进行高斯多峰拟合，结果表明：该波段能量最大化时间点为60 ms左右，振动最小的时间点为25 ms左右。
为了通过振动波传播规律研究微差爆破延时控制，改善爆破振动和提高爆炸能利用，选取普通雷管和澳瑞凯高精度雷管进行不同段别延期起爆对比实验，试爆过程对振动波测振。基于振动波函数优化理论基础，对实测数据和波状谱处理分析，总结了不同微差时间下振动波传播规律及速度峰值、主频、频带能量、总能量等变化特征，根据该特征发现振动波速度图谱和该速度积分所得位移图谱中两者最大值对应时间点相同。依据此速度峰值-振动位移分布特征，对某实测简单振动波进行高斯多峰拟合，结果表明：该波段能量最大化时间点为60 ms左右，振动最小的时间点为25 ms左右。
2016, 36(6): 847-852.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0847-06
摘要:
利用高速纹影和压力测试系统对不同点火位置及不同破膜压力条件下氢气-空气预混气的泄爆特性进行研究。研究结果表明：在所有情况下，中心点火时火焰传播速率和面积最大，产生了最大的内部压力峰值，尾端点火时火焰传播速率和面积次之，产生的内部压力峰值也次之；前端点火时火焰传播速率和面积均最小，产生了最小的内部压力峰值。前端点火时，容器内部压力出现了3个明显的压力峰值，中心和尾端点火时，只能观察到第1个和第3个压力峰值。并且，随着破膜压力的增加，中心和尾端点火时，火焰面积均增大，产生的内部压力峰值均增大。在前端点火的条件下出现了声学振荡的现象，对内部压力产生了显著的影响。
利用高速纹影和压力测试系统对不同点火位置及不同破膜压力条件下氢气-空气预混气的泄爆特性进行研究。研究结果表明：在所有情况下，中心点火时火焰传播速率和面积最大，产生了最大的内部压力峰值，尾端点火时火焰传播速率和面积次之，产生的内部压力峰值也次之；前端点火时火焰传播速率和面积均最小，产生了最小的内部压力峰值。前端点火时，容器内部压力出现了3个明显的压力峰值，中心和尾端点火时，只能观察到第1个和第3个压力峰值。并且，随着破膜压力的增加，中心和尾端点火时，火焰面积均增大，产生的内部压力峰值均增大。在前端点火的条件下出现了声学振荡的现象，对内部压力产生了显著的影响。
2016, 36(6): 853-860.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0853-08
摘要:
针对推进式循环爆破开挖下隧道围岩振动效应与损伤演化问题，按照相似比理论进行模型实验研究，实验模型采用1:15比例浇筑制成。通过模拟隧道推进式循环爆破开挖方式，以同一测点处爆破前后岩体声速变化评价隧道围岩损伤程度，探寻爆破参量变化对振动效应的影响，探索围岩损伤演化与爆破次数之间的关系。研究结果表明：在最大段药量大致相同情况下，起爆段数对萨道夫斯基公式的介质系数K影响很小，而对萨道夫斯基公式的衰减系数α影响较大；隧道在推进式循环爆破开挖下，同一深度距离爆区相同的测点，其声速降低率存在较大差异，围岩的爆破损伤范围在深度和广度方面均具有典型的各向异性特征；当爆炸参量基本相同时，不同循环爆破开挖下测点的累积声速降低率呈非线性增长趋势；在推进式循环爆破加载下，围岩爆破累积损伤量D与爆破次数n之间存在非线性演化特性，不同的测点具有各自的爆破累积损伤扩展模型，距离爆源越近爆破损伤扩展越快，围岩爆破累积损伤效应具有典型的非线性演化特性和各向异性特征。
针对推进式循环爆破开挖下隧道围岩振动效应与损伤演化问题，按照相似比理论进行模型实验研究，实验模型采用1:15比例浇筑制成。通过模拟隧道推进式循环爆破开挖方式，以同一测点处爆破前后岩体声速变化评价隧道围岩损伤程度，探寻爆破参量变化对振动效应的影响，探索围岩损伤演化与爆破次数之间的关系。研究结果表明：在最大段药量大致相同情况下，起爆段数对萨道夫斯基公式的介质系数K影响很小，而对萨道夫斯基公式的衰减系数α影响较大；隧道在推进式循环爆破开挖下，同一深度距离爆区相同的测点，其声速降低率存在较大差异，围岩的爆破损伤范围在深度和广度方面均具有典型的各向异性特征；当爆炸参量基本相同时，不同循环爆破开挖下测点的累积声速降低率呈非线性增长趋势；在推进式循环爆破加载下，围岩爆破累积损伤量D与爆破次数n之间存在非线性演化特性，不同的测点具有各自的爆破累积损伤扩展模型，距离爆源越近爆破损伤扩展越快，围岩爆破累积损伤效应具有典型的非线性演化特性和各向异性特征。
2016, 36(6): 861-868.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0861-08
摘要:
利用多种群并行结构对标准遗传算法SGA进行并行化处理，引入移民算子和精华种群形成多种群遗传算法MPGA，并设计了自适应交叉和变异概率对算法的收敛速度进行改进。结合ABAQUS软件和改进的多种群遗传算法，建立了材料本构模型参数识别方法。采用该方法对PBX炸药黏弹性损伤本构模型参数进行了模拟识别，并同基于标准遗传算法的参数识别方法进行了比较。结果证明，基于改进多种群遗传算法IMPGA的方法对克服算法未成熟收敛有显著的效果，识别结果更稳定。同时该方法的收敛速度更快，寻优能力更强，适合复杂非线性问题的优化，此方法可以被应用到其他材料本构模型的参数识别中。
利用多种群并行结构对标准遗传算法SGA进行并行化处理，引入移民算子和精华种群形成多种群遗传算法MPGA，并设计了自适应交叉和变异概率对算法的收敛速度进行改进。结合ABAQUS软件和改进的多种群遗传算法，建立了材料本构模型参数识别方法。采用该方法对PBX炸药黏弹性损伤本构模型参数进行了模拟识别，并同基于标准遗传算法的参数识别方法进行了比较。结果证明，基于改进多种群遗传算法IMPGA的方法对克服算法未成熟收敛有显著的效果，识别结果更稳定。同时该方法的收敛速度更快，寻优能力更强，适合复杂非线性问题的优化，此方法可以被应用到其他材料本构模型的参数识别中。
2016, 36(6): 869-875.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0869-07
摘要:
在金属晶体材料高应变率大应变变形过程中，存在强烈的位错胞尺寸等微观结构特征长度细化现象，势必对材料加工硬化、宏观塑性流动应力产生重要影响。基于宏观塑性流动应力与位错胞尺寸成反比关系，提出了一种新型的BCJ本构模型。利用位错胞尺寸参数，修正了BCJ模型的流动法则、内变量演化方程，引入了考虑应变率和温度相关性的位错胞尺寸演化方程，建立了综合考虑微观结构特征长度演化、位错累积与湮灭的内变量黏塑性本构模型。应用本文模型，对OFHC铜应变率在10-4~103 s-1、温度在298~542 K、应变在0~1的实验应力-应变数据进行了预测。结果表明：在较宽应变率、温度和应变范围内，本文模型的预测数据与实验吻合很好；与BCJ模型相比，对不同加载条件下实验数据的预测精度均有较大程度的提高，最大平均相对误差从9.939%减小为5.525%。
在金属晶体材料高应变率大应变变形过程中，存在强烈的位错胞尺寸等微观结构特征长度细化现象，势必对材料加工硬化、宏观塑性流动应力产生重要影响。基于宏观塑性流动应力与位错胞尺寸成反比关系，提出了一种新型的BCJ本构模型。利用位错胞尺寸参数，修正了BCJ模型的流动法则、内变量演化方程，引入了考虑应变率和温度相关性的位错胞尺寸演化方程，建立了综合考虑微观结构特征长度演化、位错累积与湮灭的内变量黏塑性本构模型。应用本文模型，对OFHC铜应变率在10-4~103 s-1、温度在298~542 K、应变在0~1的实验应力-应变数据进行了预测。结果表明：在较宽应变率、温度和应变范围内，本文模型的预测数据与实验吻合很好；与BCJ模型相比，对不同加载条件下实验数据的预测精度均有较大程度的提高，最大平均相对误差从9.939%减小为5.525%。
2016, 36(6): 876-882.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0876-07
摘要:
为了明确岩石破坏的能量演化特性，结合单轴实验和颗粒流程序获得花岗岩的细观力学参数，进行不同应力状态的花岗岩实验，研究不同围压下花岗岩破坏过程的能量演化机理并推导能量屈服准则。获得以下主要结论：花岗岩破坏过程中低围压下内部损伤出现较早而高围压较晚，表明低围压花岗岩内部损伤是渐进发展过程，而高围压下内部损伤一旦出现便快速发展破坏；高围压花岗岩峰值前一定应变范围弹性应变能基本保持不变，吸收的能量全部转化为耗散能，表明高围压破坏时花岗岩内部损伤程度严重；弹性应变能经历不断积累并达到弹性储能极限而后减小的变化过程，而弹性储能极限与围压之间存在线性变化规律，因此高围压下岩体开挖卸荷时极易诱发大量弹性应变能的急剧释放，引起围岩失稳甚至发生岩爆；花岗岩峰值破坏时的能量比与围压无关，为一定值；基于能量原理导出了能量屈服准则，该准则包含岩性参数和所有主应力，能够综合反映岩石破坏影响因素。
为了明确岩石破坏的能量演化特性，结合单轴实验和颗粒流程序获得花岗岩的细观力学参数，进行不同应力状态的花岗岩实验，研究不同围压下花岗岩破坏过程的能量演化机理并推导能量屈服准则。获得以下主要结论：花岗岩破坏过程中低围压下内部损伤出现较早而高围压较晚，表明低围压花岗岩内部损伤是渐进发展过程，而高围压下内部损伤一旦出现便快速发展破坏；高围压花岗岩峰值前一定应变范围弹性应变能基本保持不变，吸收的能量全部转化为耗散能，表明高围压破坏时花岗岩内部损伤程度严重；弹性应变能经历不断积累并达到弹性储能极限而后减小的变化过程，而弹性储能极限与围压之间存在线性变化规律，因此高围压下岩体开挖卸荷时极易诱发大量弹性应变能的急剧释放，引起围岩失稳甚至发生岩爆；花岗岩峰值破坏时的能量比与围压无关，为一定值；基于能量原理导出了能量屈服准则，该准则包含岩性参数和所有主应力，能够综合反映岩石破坏影响因素。
2016, 36(6): 803-810.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0803-08
摘要:
进行了不同壳体约束条件下的液体爆炸抛撒实验，讨论了壳体对起爆后早期抛撒流场特征的影响，分析了爆炸分散过程中液体的状态变化和破碎分散机理，并通过数值模拟进行了对比分析。结果表明，在爆炸反射稀疏波的作用下液体发生空化现象，壳体强度越高，空化发生的延迟越大，发生位置越靠近爆心，同时，爆炸产物气体与液体在其界面附近越早发生掺混。
进行了不同壳体约束条件下的液体爆炸抛撒实验，讨论了壳体对起爆后早期抛撒流场特征的影响，分析了爆炸分散过程中液体的状态变化和破碎分散机理，并通过数值模拟进行了对比分析。结果表明，在爆炸反射稀疏波的作用下液体发生空化现象，壳体强度越高，空化发生的延迟越大，发生位置越靠近爆心，同时，爆炸产物气体与液体在其界面附近越早发生掺混。
2016, 36(6): 811-818.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0811-08
摘要:
基于展开式战斗部动力学展开原理及理论模型，设计一种具有能量吸收特性的限位铰链，并对不同辅助装药量下展开式战斗部的展开过程进行数值模拟，对比分析了普通铰链和能量吸收铰链的展开过程，重点研究了限位角度时的受力与能量吸收情况，结果表明能量吸收铰链可以更好地降低碰撞力及提高吸能效果。对两种铰链装配的展开式战斗部结构进行了静爆实验，结果显示普通铰链发生不同程度的破坏，而能量吸收铰链结构完整，证明能量吸收铰链达到限位角度时能有效保证战斗部及铰链的完整性，进而验证了能量吸收铰链设计的合理性以及数值模拟的可靠性。
基于展开式战斗部动力学展开原理及理论模型，设计一种具有能量吸收特性的限位铰链，并对不同辅助装药量下展开式战斗部的展开过程进行数值模拟，对比分析了普通铰链和能量吸收铰链的展开过程，重点研究了限位角度时的受力与能量吸收情况，结果表明能量吸收铰链可以更好地降低碰撞力及提高吸能效果。对两种铰链装配的展开式战斗部结构进行了静爆实验，结果显示普通铰链发生不同程度的破坏，而能量吸收铰链结构完整，证明能量吸收铰链达到限位角度时能有效保证战斗部及铰链的完整性，进而验证了能量吸收铰链设计的合理性以及数值模拟的可靠性。
2016, 36(6): 819-824.
doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0819-06
摘要:
利用两类实验装置开展了无氧铜TU1膨胀环实验研究，发现：电磁膨胀环在加载阶段，样品受体力作用，满足均匀变形的假定；而爆炸膨胀环在加载阶段，样品内壁受面力冲击作用，不满足均匀变形的假定。针对这个差异，发展了一种考虑冲击阶段变形不均匀性的新方法，利用回收样品几何变形，将冲击阶段试样环内轴向塑性应变、径向塑性应变纳入等效塑性应变的计算中，通过修正后的方法更准确地获得了材料的应力应变关系。
利用两类实验装置开展了无氧铜TU1膨胀环实验研究，发现：电磁膨胀环在加载阶段，样品受体力作用，满足均匀变形的假定；而爆炸膨胀环在加载阶段，样品内壁受面力冲击作用，不满足均匀变形的假定。针对这个差异，发展了一种考虑冲击阶段变形不均匀性的新方法，利用回收样品几何变形，将冲击阶段试样环内轴向塑性应变、径向塑性应变纳入等效塑性应变的计算中，通过修正后的方法更准确地获得了材料的应力应变关系。
