2018年 38卷 第4期
2018, 38(4): 707-715.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0329
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采用添加造孔剂的方法制备了4种不同孔隙率的未极化PZT95/5铁电陶瓷。采用基于超高速相机与数字图像相关性方法的试样全场应变测量技术以及分离式霍普金森压杆（SHPB）技术，对多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷进行高应变率单轴压缩实验研究。全场应变测量结果显示：轴向应变仅在试样中部分布较均匀，将该区域的平均应变作为应力-应变关系中的试样应变测量值较为合理，而由SHPB原理计算的试样应变值明显偏大，需要摒弃或修正传统的SHPB数据处理方法。通过波形整形技术实现了恒应变率加载，弱化了径向惯性效应的影响，揭示出多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷的压缩强度具有显著的应变率效应。通过分析试样轴向应变和径向应变随着加载应力的变化，阐明多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷的非线性变形行为的物理机制是畴变和相变共同作用，并发现畴变临界应力和相变临界应力都随着应变率升高而增大。保持加载应变率不变，讨论了孔隙率对多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷动态力学行为的影响，发现随着孔隙率的升高，动态压缩强度呈非线性衰减，而畴变临界应力和相变临界应力则基本呈线性衰减。
采用添加造孔剂的方法制备了4种不同孔隙率的未极化PZT95/5铁电陶瓷。采用基于超高速相机与数字图像相关性方法的试样全场应变测量技术以及分离式霍普金森压杆（SHPB）技术，对多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷进行高应变率单轴压缩实验研究。全场应变测量结果显示：轴向应变仅在试样中部分布较均匀，将该区域的平均应变作为应力-应变关系中的试样应变测量值较为合理，而由SHPB原理计算的试样应变值明显偏大，需要摒弃或修正传统的SHPB数据处理方法。通过波形整形技术实现了恒应变率加载，弱化了径向惯性效应的影响，揭示出多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷的压缩强度具有显著的应变率效应。通过分析试样轴向应变和径向应变随着加载应力的变化，阐明多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷的非线性变形行为的物理机制是畴变和相变共同作用，并发现畴变临界应力和相变临界应力都随着应变率升高而增大。保持加载应变率不变，讨论了孔隙率对多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷动态力学行为的影响，发现随着孔隙率的升高，动态压缩强度呈非线性衰减，而畴变临界应力和相变临界应力则基本呈线性衰减。
2018, 38(4): 716-724.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0383
摘要:
利用真三轴岩爆实验系统在室内再现了岩爆动力破坏过程，采用数字录音笔对岩爆过程的声音信号进行监测，在声音信号预处理的基础上，对岩爆过程中的颗粒弹射、岩板劈裂、块片弹射3种岩石脆性破坏现象的不同声音特征指标进行分析。结果表明：3种典型脆性破坏现象的声音信号在波形、频谱、声纹和短时能量等特性指标上存在明显差异，这些特征指标适用于岩爆的特征提取。提出了一种基于声音信号的岩爆烈度评价指标——局部声响总能量，该指标适用于定量评价岩爆发生的剧烈程度。
利用真三轴岩爆实验系统在室内再现了岩爆动力破坏过程，采用数字录音笔对岩爆过程的声音信号进行监测，在声音信号预处理的基础上，对岩爆过程中的颗粒弹射、岩板劈裂、块片弹射3种岩石脆性破坏现象的不同声音特征指标进行分析。结果表明：3种典型脆性破坏现象的声音信号在波形、频谱、声纹和短时能量等特性指标上存在明显差异，这些特征指标适用于岩爆的特征提取。提出了一种基于声音信号的岩爆烈度评价指标——局部声响总能量，该指标适用于定量评价岩爆发生的剧烈程度。
2018, 38(4): 725-734.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0283
摘要:
光滑粒子流体动力学-有限元耦合算法（SPH-FEM）较好地结合了SPH和FEM的优势，近年来逐渐被引入冲击动力学相关问题研究中。然而早期的研究对象多为单一材料的简单结构，所取得的研究成果距离实际工程应用仍有一定差距。为此，在总结前人工作的基础上，对SPH-FEM耦合算法进行适当改进，通过引入复合材料损伤模型，对复合材料蒙皮结构飞行器舱段结构进行建模计算，分析其在爆炸冲击激励下的冲击动力学特性。将数值计算结果与试验结果进行对比分析，验证该算法和模型的有效性和准确性，初步实现SPH-FEM的工程实际应用。最后总结了复合材料蒙皮结构飞行器在爆炸冲击激励下的一系列结构动态响应规律，以期为航天飞行器结构设计与防护提供参考。
光滑粒子流体动力学-有限元耦合算法（SPH-FEM）较好地结合了SPH和FEM的优势，近年来逐渐被引入冲击动力学相关问题研究中。然而早期的研究对象多为单一材料的简单结构，所取得的研究成果距离实际工程应用仍有一定差距。为此，在总结前人工作的基础上，对SPH-FEM耦合算法进行适当改进，通过引入复合材料损伤模型，对复合材料蒙皮结构飞行器舱段结构进行建模计算，分析其在爆炸冲击激励下的冲击动力学特性。将数值计算结果与试验结果进行对比分析，验证该算法和模型的有效性和准确性，初步实现SPH-FEM的工程实际应用。最后总结了复合材料蒙皮结构飞行器在爆炸冲击激励下的一系列结构动态响应规律，以期为航天飞行器结构设计与防护提供参考。
2018, 38(4): 735-742.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0340
摘要:
为获得实际温、湿度环境中冲击波参数计算模型，计算了考虑温、湿度的理想气体状态方程参数，利用SPEED软件，针对典型状态空气中球形装药爆炸过程进行数值模拟，得到了温、湿度对爆炸冲击波参数的影响规律。结果表明，温度和相对湿度对冲击波超压的影响较小，而正压作用时间和冲量随温度和相对湿度的升高均呈线性递减关系，在高温高湿和寒冷干燥条件下，冲击波正压作用时间和冲量相差分别达21.8%和18.4%。以经典工程计算模型为基础，通过引入含有温度、湿度和对比距离的修正因子，建立了考虑环境温、湿度的球形装药爆炸冲击波参数的计算模型。采用该模型计算得到的不同药量球形TNT爆炸冲击波参数与数值仿真结果吻合较好，可对装药在实际环境中威力评估提供参考。
为获得实际温、湿度环境中冲击波参数计算模型，计算了考虑温、湿度的理想气体状态方程参数，利用SPEED软件，针对典型状态空气中球形装药爆炸过程进行数值模拟，得到了温、湿度对爆炸冲击波参数的影响规律。结果表明，温度和相对湿度对冲击波超压的影响较小，而正压作用时间和冲量随温度和相对湿度的升高均呈线性递减关系，在高温高湿和寒冷干燥条件下，冲击波正压作用时间和冲量相差分别达21.8%和18.4%。以经典工程计算模型为基础，通过引入含有温度、湿度和对比距离的修正因子，建立了考虑环境温、湿度的球形装药爆炸冲击波参数的计算模型。采用该模型计算得到的不同药量球形TNT爆炸冲击波参数与数值仿真结果吻合较好，可对装药在实际环境中威力评估提供参考。
2018, 38(4): 743-748.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0330
摘要:
采用激光干涉测速技术和高速扫描相机，对新型钝感高能炸药JBO-9021（TATB、HMX和黏结剂的质量分数分别为80%、15%和5%）的冲击起爆Pop关系进行了研究。通过激光干涉测速技术获得了JBO-9021炸药冲击起爆过程中不同光纤探针处（即不同冲击波位置）的粒子起跳瞬时速度，结合未反应炸药的雨贡纽曲线，获得了粒子起跳点的冲击波压力；通过高速扫描相机获得冲击到爆轰距离，结合光纤探针所处位置，得到不同压力下JBO-9021炸药的冲击到爆轰距离，进而拟合出反映JBO-9021炸药冲击起爆性能的Pop关系曲线。结果显示，相对于TATB基PBX9502炸药和HMX基PBX9501炸药，JBO-9021炸药的冲击起爆性能更加优异。
采用激光干涉测速技术和高速扫描相机，对新型钝感高能炸药JBO-9021（TATB、HMX和黏结剂的质量分数分别为80%、15%和5%）的冲击起爆Pop关系进行了研究。通过激光干涉测速技术获得了JBO-9021炸药冲击起爆过程中不同光纤探针处（即不同冲击波位置）的粒子起跳瞬时速度，结合未反应炸药的雨贡纽曲线，获得了粒子起跳点的冲击波压力；通过高速扫描相机获得冲击到爆轰距离，结合光纤探针所处位置，得到不同压力下JBO-9021炸药的冲击到爆轰距离，进而拟合出反映JBO-9021炸药冲击起爆性能的Pop关系曲线。结果显示，相对于TATB基PBX9502炸药和HMX基PBX9501炸药，JBO-9021炸药的冲击起爆性能更加优异。
2018, 38(4): 749-758.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0389
摘要:
采用分离式霍普金森杆实验技术，对表面加工后不同粗糙度的6061铝合金薄壁圆柱管进行动态膨胀断裂冻结回收实验，并对薄壁金属圆柱管动态膨胀断裂过程中裂纹萌生、扩展情况以及最终断裂模式等进行了研究。结果表明：相同冲击压力条件下，薄壁金属圆柱管表面粗糙度越大，材料越容易发生膨胀破裂；裂纹萌生于外壁面，由外向内扩展，并且裂纹的扩展主要受裂纹处应力状态的影响；薄壁金属圆柱管的断裂模式由拉伸和剪切断裂机制起主导作用，其断口为拉剪混合型断口。
采用分离式霍普金森杆实验技术，对表面加工后不同粗糙度的6061铝合金薄壁圆柱管进行动态膨胀断裂冻结回收实验，并对薄壁金属圆柱管动态膨胀断裂过程中裂纹萌生、扩展情况以及最终断裂模式等进行了研究。结果表明：相同冲击压力条件下，薄壁金属圆柱管表面粗糙度越大，材料越容易发生膨胀破裂；裂纹萌生于外壁面，由外向内扩展，并且裂纹的扩展主要受裂纹处应力状态的影响；薄壁金属圆柱管的断裂模式由拉伸和剪切断裂机制起主导作用，其断口为拉剪混合型断口。
2018, 38(4): 759-767.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0349
摘要:
采用有限元软件ABAQUS建立了碳纤维增强聚合物（CFRP）-混凝土-钢管组合结构在低速侧向撞击作用下的有限元模型。模型的计算结果与试验结果吻合良好，能够较好地模拟CFRP-混凝土-钢管在侧向撞击下的力学特性。利用该模型，对试件在冲击荷载作用下的动力响应全过程进行分析，采用正交分析法研究了冲击高度、空心率等7种因素对试件冲击力峰值、冲击力平台值和跨中残余挠度的影响。结果表明：冲击高度（冲击能量）是影响冲击力峰值的主要因素；空心率是影响冲击力平台值的主要因素，并且当空心率在0.3~0.7之间时，试件的抗撞击性能随着空心率的提高而逐渐增强；冲击后结构的跨中残余挠度由冲击高度、空心率、CFRP层数、CFRP方向等因素共同影响。
采用有限元软件ABAQUS建立了碳纤维增强聚合物（CFRP）-混凝土-钢管组合结构在低速侧向撞击作用下的有限元模型。模型的计算结果与试验结果吻合良好，能够较好地模拟CFRP-混凝土-钢管在侧向撞击下的力学特性。利用该模型，对试件在冲击荷载作用下的动力响应全过程进行分析，采用正交分析法研究了冲击高度、空心率等7种因素对试件冲击力峰值、冲击力平台值和跨中残余挠度的影响。结果表明：冲击高度（冲击能量）是影响冲击力峰值的主要因素；空心率是影响冲击力平台值的主要因素，并且当空心率在0.3~0.7之间时，试件的抗撞击性能随着空心率的提高而逐渐增强；冲击后结构的跨中残余挠度由冲击高度、空心率、CFRP层数、CFRP方向等因素共同影响。
2018, 38(4): 768-776.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0334
摘要:
钻爆法作为桩基开挖的主要破岩手段，所产生的爆破振动引起桩井护壁结构发生动态响应，进而影响桩井结构的稳定性。利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA3D，以峰值质点振动速度和有效拉应力作为指标，模拟了椭圆形桩井护壁结构对爆破振动的动态响应。计算结果表明：不同掘井深度的椭圆形桩井护壁对不同段药量爆破振动的动态响应呈相似规律，最大质点峰值振速及峰值拉应力分布一致，均位于护壁井口端的弧形壁部分，响应强度随段药量的减小而减小；护壁结构的峰值拉应力与峰值振速呈线性关系，基于抗拉强度准则，确定了该工程条件下护壁的安全振动速度阈值为8 cm/s，现场测试验证了预设判据的合理性。
钻爆法作为桩基开挖的主要破岩手段，所产生的爆破振动引起桩井护壁结构发生动态响应，进而影响桩井结构的稳定性。利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA3D，以峰值质点振动速度和有效拉应力作为指标，模拟了椭圆形桩井护壁结构对爆破振动的动态响应。计算结果表明：不同掘井深度的椭圆形桩井护壁对不同段药量爆破振动的动态响应呈相似规律，最大质点峰值振速及峰值拉应力分布一致，均位于护壁井口端的弧形壁部分，响应强度随段药量的减小而减小；护壁结构的峰值拉应力与峰值振速呈线性关系，基于抗拉强度准则，确定了该工程条件下护壁的安全振动速度阈值为8 cm/s，现场测试验证了预设判据的合理性。
2018, 38(4): 777-784.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0395
摘要:
为了研究旋转爆震燃烧室与涡轮的匹配特性，利用二维欧拉方程数值研究了基于当量H2/Air燃烧的旋转爆震燃烧室出口流场特性，对比分析了不同燃烧室轴向长度和周向长度出口总压脉动、总压畸变以及出口温度分布规律。结果表明：旋转爆震燃烧室在稳定工作状态下，其出口总压的脉动值会呈现周期性振荡；燃烧室尺度对发动机出口流场的不均匀性有很大影响，随着燃烧室轴向长度的增大或周向尺寸的减小，其出口总压脉动均值、畸变指数和出口温度分布系数均会减小，其出口流场均匀性提高。此外，爆震波高度随着周向尺寸的增大而增大；轴向尺寸对爆震波高度几乎不产生影响。
为了研究旋转爆震燃烧室与涡轮的匹配特性，利用二维欧拉方程数值研究了基于当量H2/Air燃烧的旋转爆震燃烧室出口流场特性，对比分析了不同燃烧室轴向长度和周向长度出口总压脉动、总压畸变以及出口温度分布规律。结果表明：旋转爆震燃烧室在稳定工作状态下，其出口总压的脉动值会呈现周期性振荡；燃烧室尺度对发动机出口流场的不均匀性有很大影响，随着燃烧室轴向长度的增大或周向尺寸的减小，其出口总压脉动均值、畸变指数和出口温度分布系数均会减小，其出口流场均匀性提高。此外，爆震波高度随着周向尺寸的增大而增大；轴向尺寸对爆震波高度几乎不产生影响。
2018, 38(4): 785-794.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0383
摘要:
为了开展含预制裂纹的巷道模型试样在冲击载荷下的动态断裂响应实验，选用青砂岩作为模型材料制作巷道模型试样，以可调速落锤冲击实验机作为冲击加载装置进行试样的动态断裂实验，分析冲击载荷作用下的巷道内裂纹的扩展规律。采用裂纹扩展计及应变片测试系统监测裂纹的起裂时间、扩展速度及止裂时间，并借助于AUTODYN、ABAQUS有限元数值分析软件对实验模型进行数值模拟，计算裂纹的动态起裂韧度、动态扩展韧度、动态止裂韧度等断裂参数。结果表明：巷道内裂纹在扩展路径过程中存在着明显的止裂现象；采用实验-数值方法能够较好地得出裂纹的起裂韧度、扩展韧度和止裂韧度等参数。另外，对止裂现象进行了初步的分析，讨论了试样内应力反射波与透射波对止裂问题的影响。
为了开展含预制裂纹的巷道模型试样在冲击载荷下的动态断裂响应实验，选用青砂岩作为模型材料制作巷道模型试样，以可调速落锤冲击实验机作为冲击加载装置进行试样的动态断裂实验，分析冲击载荷作用下的巷道内裂纹的扩展规律。采用裂纹扩展计及应变片测试系统监测裂纹的起裂时间、扩展速度及止裂时间，并借助于AUTODYN、ABAQUS有限元数值分析软件对实验模型进行数值模拟，计算裂纹的动态起裂韧度、动态扩展韧度、动态止裂韧度等断裂参数。结果表明：巷道内裂纹在扩展路径过程中存在着明显的止裂现象；采用实验-数值方法能够较好地得出裂纹的起裂韧度、扩展韧度和止裂韧度等参数。另外，对止裂现象进行了初步的分析，讨论了试样内应力反射波与透射波对止裂问题的影响。
2018, 38(4): 795-803.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0359
摘要:
为在切顶卸压沿空留巷中获得巷道顶板预裂炮孔的最优间距，基于双向聚能拉张爆破技术，采用以LS-DYNA动力分析软件为基础的数值模拟和现场试验对巷道顶板定向预裂进行研究，优化炮孔间距。数值模拟结果表明，当炮孔间距为400 mm时，应力波叠加后产生有效的拉应力；当炮孔间距为500 mm时，应力波叠加后也能够产生有效的拉应力，该拉应力大于孔壁围岩的抗拉强度，能够使孔壁围岩沿聚能方向形成裂缝，且利于炮孔间裂纹的扩展；随着炮孔间距进一步的增大，当炮孔间距为600 mm爆破时，由于间距过大，应力波无法有效叠加，不能产生连续裂缝。现场试验表明，间距为400和500 mm的炮孔间隔爆破时，未爆破孔自炮孔孔底至孔口产生连续有效裂缝，裂缝长度达2.4 m，相邻炮孔间沿炮孔中心线均能够形成连续有效的切缝面，能够有效控制沿空巷道顶底板位移及沿空巷道顶板压力。综合分析，在3种不同炮孔间距的试验方案中，确定间隔爆破、500 mm的炮孔间距为同一地质条件下3种试验设计中的最优方案。
为在切顶卸压沿空留巷中获得巷道顶板预裂炮孔的最优间距，基于双向聚能拉张爆破技术，采用以LS-DYNA动力分析软件为基础的数值模拟和现场试验对巷道顶板定向预裂进行研究，优化炮孔间距。数值模拟结果表明，当炮孔间距为400 mm时，应力波叠加后产生有效的拉应力；当炮孔间距为500 mm时，应力波叠加后也能够产生有效的拉应力，该拉应力大于孔壁围岩的抗拉强度，能够使孔壁围岩沿聚能方向形成裂缝，且利于炮孔间裂纹的扩展；随着炮孔间距进一步的增大，当炮孔间距为600 mm爆破时，由于间距过大，应力波无法有效叠加，不能产生连续裂缝。现场试验表明，间距为400和500 mm的炮孔间隔爆破时，未爆破孔自炮孔孔底至孔口产生连续有效裂缝，裂缝长度达2.4 m，相邻炮孔间沿炮孔中心线均能够形成连续有效的切缝面，能够有效控制沿空巷道顶底板位移及沿空巷道顶板压力。综合分析，在3种不同炮孔间距的试验方案中，确定间隔爆破、500 mm的炮孔间距为同一地质条件下3种试验设计中的最优方案。
2018, 38(4): 804-810.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0333
摘要:
采用万能材料试验机、分离式霍普金森压杆和拉杆系统，研究了Q235钢在常温至900 ℃的准静态和动态压缩及拉伸力学性能。基于实验结果，修正了Johnson-Cook（J-C）本构模型中的温度软化项，提出了Q235钢的修正J-C本构模型，并利用Taylor撞击实验和数值仿真验证了其动态本构关系。
采用万能材料试验机、分离式霍普金森压杆和拉杆系统，研究了Q235钢在常温至900 ℃的准静态和动态压缩及拉伸力学性能。基于实验结果，修正了Johnson-Cook（J-C）本构模型中的温度软化项，提出了Q235钢的修正J-C本构模型，并利用Taylor撞击实验和数值仿真验证了其动态本构关系。
2018, 38(4): 811-819.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0337
摘要:
为得到大型商用飞机撞击的冲击载荷特性及其计算方法，基于火箭橇加载试验平台，搭建了飞机模型撞击钢筋混凝土运动靶体测试系统，开展了两种不同尺寸飞机模型的撞击试验，利用高速摄影技术获得了飞机模型撞靶前的姿态、着速及飞机模型撞靶的破坏过程。采用加速度测试系统和激光干涉测速系统，分别得到撞击过程中运动靶体的加速度和速度历史，据此得到靶体受到的冲击载荷-时间曲线，二者吻合，验证了测试系统的可靠性。通过飞机模型上安装的机载存储过载测试系统，获得了撞击过程中飞机模型的负加速度-时间曲线，由此确定了修正的Riera理论模型中的静载荷项，并进一步计算得到靶体受到的冲击载荷-时间曲线，与通过测试靶体的加速度或速度得到的结果一致，验证了使用修正的Riera理论模型计算飞机模型冲击载荷的合理性及计算方法的正确性，同时确定了适合于本试验中飞机模型的修正系数α。
为得到大型商用飞机撞击的冲击载荷特性及其计算方法，基于火箭橇加载试验平台，搭建了飞机模型撞击钢筋混凝土运动靶体测试系统，开展了两种不同尺寸飞机模型的撞击试验，利用高速摄影技术获得了飞机模型撞靶前的姿态、着速及飞机模型撞靶的破坏过程。采用加速度测试系统和激光干涉测速系统，分别得到撞击过程中运动靶体的加速度和速度历史，据此得到靶体受到的冲击载荷-时间曲线，二者吻合，验证了测试系统的可靠性。通过飞机模型上安装的机载存储过载测试系统，获得了撞击过程中飞机模型的负加速度-时间曲线，由此确定了修正的Riera理论模型中的静载荷项，并进一步计算得到靶体受到的冲击载荷-时间曲线，与通过测试靶体的加速度或速度得到的结果一致，验证了使用修正的Riera理论模型计算飞机模型冲击载荷的合理性及计算方法的正确性，同时确定了适合于本试验中飞机模型的修正系数α。
2018, 38(4): 820-826.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0354
摘要:
防阻块薄壁结构是护栏系统中重要的吸能元件，通过防阻块的优化设计提升护栏防护能力，最大限度地减小对乘员的伤害具有重要的意义。应用有限元软件ABAQUS，建立了单跨多网格防阻块波形梁护栏系统受质量块冲击的有限元分析模型，计算了壁厚分别为2、3和4 mm的多网格防阻块护栏系统的冲击响应过程，分析了3种不同壁厚的防阻块在给定冲击速度下，内能的变化情况。通过对比分析发现：冲击过程中，壁厚2 mm的双网格防阻块最终内能质量比明显高于其他情形，能量吸收能力最强；并且壁厚2 mm双网格防阻块情形的质量块加速度峰值比壁厚3 mm单网格防阻块情形小约47.6%，更有利于乘员安全。此外，根据WSTC曲线，模拟工况下，冲击引起的人体头部减速度均在安全忍受范围内。
防阻块薄壁结构是护栏系统中重要的吸能元件，通过防阻块的优化设计提升护栏防护能力，最大限度地减小对乘员的伤害具有重要的意义。应用有限元软件ABAQUS，建立了单跨多网格防阻块波形梁护栏系统受质量块冲击的有限元分析模型，计算了壁厚分别为2、3和4 mm的多网格防阻块护栏系统的冲击响应过程，分析了3种不同壁厚的防阻块在给定冲击速度下，内能的变化情况。通过对比分析发现：冲击过程中，壁厚2 mm的双网格防阻块最终内能质量比明显高于其他情形，能量吸收能力最强；并且壁厚2 mm双网格防阻块情形的质量块加速度峰值比壁厚3 mm单网格防阻块情形小约47.6%，更有利于乘员安全。此外，根据WSTC曲线，模拟工况下，冲击引起的人体头部减速度均在安全忍受范围内。
2018, 38(4): 827-833.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0173
摘要:
采用分离式霍普金森压杆（SHPB）系统，对砂岩进行不同速度下的冲击试验，得到砂岩的应变率效应特征以及典型的动态本构曲线。该曲线分为近似线弹性阶段、塑性阶段、塑性增强阶段和正向卸载阶段。通过组合模型的方法，构建了砂岩含损伤的动态本构模型，借助LS-DYNA软件中的用户材料子程序UMAT接口实现对本构模型的二次开发，并对砂岩在冲击速度为7.5、9.5、11.5和13.5 m/s 4种情况下的SHPB动态冲击压缩试验进行模拟。结果表明：所构建的模型可以很好地描述砂岩的应变率效应和应力-应变曲线弹性段，并且动态峰值强度、最大应变均与试验结果一致，应变率、峰值强度、最大应变与试验结果的相对误差不超过10%。所构建的砂岩动态本构模型能够准确地描述砂岩在冲击作用下的动态力学特性。
采用分离式霍普金森压杆（SHPB）系统，对砂岩进行不同速度下的冲击试验，得到砂岩的应变率效应特征以及典型的动态本构曲线。该曲线分为近似线弹性阶段、塑性阶段、塑性增强阶段和正向卸载阶段。通过组合模型的方法，构建了砂岩含损伤的动态本构模型，借助LS-DYNA软件中的用户材料子程序UMAT接口实现对本构模型的二次开发，并对砂岩在冲击速度为7.5、9.5、11.5和13.5 m/s 4种情况下的SHPB动态冲击压缩试验进行模拟。结果表明：所构建的模型可以很好地描述砂岩的应变率效应和应力-应变曲线弹性段，并且动态峰值强度、最大应变均与试验结果一致，应变率、峰值强度、最大应变与试验结果的相对误差不超过10%。所构建的砂岩动态本构模型能够准确地描述砂岩在冲击作用下的动态力学特性。
2018, 38(4): 834-840.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0387
摘要:
Mechanical tests of high-nitrogen austenitic stainless steel (HNS) were performed at strain rates of 102-103 s-1 generated by a split Hopkinson bar apparatus and under different temperatures from 293 K to 873 K. The influences of strain rate and temperature on the plastic flow stress of HNS were analyzed by comparing the dynamic tests with quasi-static tests. The results show that the dynamic mechanical behavior of HNS is significantly sensitive to strain rate and temperature; the flow stress increases rapidly when strain rate exceeds 400 s-1; and at the same strain rate, the flow stress increases as temperature decreases. The coupling effect of strain rate and temperature on the plastic deformation behavior of HNS was investigated. The results indicate that the thermal softening effect plays a key role in the dynamic plastic deformation process of HNS. Based on the classical Johnson-Cook constitutive model, a modified Johnson-Cook constitutive model was given which can describe the dynamic mechanical behavior of HNS properly.
Mechanical tests of high-nitrogen austenitic stainless steel (HNS) were performed at strain rates of 102-103 s-1 generated by a split Hopkinson bar apparatus and under different temperatures from 293 K to 873 K. The influences of strain rate and temperature on the plastic flow stress of HNS were analyzed by comparing the dynamic tests with quasi-static tests. The results show that the dynamic mechanical behavior of HNS is significantly sensitive to strain rate and temperature; the flow stress increases rapidly when strain rate exceeds 400 s-1; and at the same strain rate, the flow stress increases as temperature decreases. The coupling effect of strain rate and temperature on the plastic deformation behavior of HNS was investigated. The results indicate that the thermal softening effect plays a key role in the dynamic plastic deformation process of HNS. Based on the classical Johnson-Cook constitutive model, a modified Johnson-Cook constitutive model was given which can describe the dynamic mechanical behavior of HNS properly.
2018, 38(4): 841-846.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0335
摘要:
针对轴向冲击载荷下C型冷弯薄壁钢构件的动力响应，采用商业有限元软件Abaqus建立了能够反映冲击过程的有限元模型。通过对比有限元模拟和落锤实验中利用数字散斑技术采集的数据以及试样残余变形，验证了数值模型的可靠性。采用该模型分析了在不同冲击速度下翼缘、腹板和卷边质点的轴向位移-时间曲线以及腹板横向挠度的变化，结果表明：在较低冲击能量的作用下，翼缘对卷边的约束作用明显；而在较高冲击能量的加载过程中，冲击端卷边的轴向位移和速度明显大于翼缘和腹板，卷边破坏严重；随着冲击速度的提升，C型冷弯薄壁钢构件的动态屈曲临界载荷相应提升。
针对轴向冲击载荷下C型冷弯薄壁钢构件的动力响应，采用商业有限元软件Abaqus建立了能够反映冲击过程的有限元模型。通过对比有限元模拟和落锤实验中利用数字散斑技术采集的数据以及试样残余变形，验证了数值模型的可靠性。采用该模型分析了在不同冲击速度下翼缘、腹板和卷边质点的轴向位移-时间曲线以及腹板横向挠度的变化，结果表明：在较低冲击能量的作用下，翼缘对卷边的约束作用明显；而在较高冲击能量的加载过程中，冲击端卷边的轴向位移和速度明显大于翼缘和腹板，卷边破坏严重；随着冲击速度的提升，C型冷弯薄壁钢构件的动态屈曲临界载荷相应提升。
2018, 38(4): 847-854.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0314
摘要:
针对二维定常可压缩超声速非等熵柱状流，提出一种特征线差分解法，通过在沿马赫线的相容方程中添加沿流线的熵变项以描述非等熵效应，得到等熵流和非等熵流均适用的三族特征线方程组。根据水下爆炸近场特点，建立无限长柱状装药的定常模型，将三族特征线方程组用有限差分法离散求解，通过构造合适的网格保证计算格式可以数值上收敛，由此编制程序并计算几种柱状炸药的水下爆炸近场冲击波。对比有限元模拟结果和实验结果发现，特征线差分法可以比较准确地捕捉冲击波形状并计算冲击波后流场，从而验证了所提出的三族特征线差分法的准确性。
针对二维定常可压缩超声速非等熵柱状流，提出一种特征线差分解法，通过在沿马赫线的相容方程中添加沿流线的熵变项以描述非等熵效应，得到等熵流和非等熵流均适用的三族特征线方程组。根据水下爆炸近场特点，建立无限长柱状装药的定常模型，将三族特征线方程组用有限差分法离散求解，通过构造合适的网格保证计算格式可以数值上收敛，由此编制程序并计算几种柱状炸药的水下爆炸近场冲击波。对比有限元模拟结果和实验结果发现，特征线差分法可以比较准确地捕捉冲击波形状并计算冲击波后流场，从而验证了所提出的三族特征线差分法的准确性。
2018, 38(4): 855-862.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0093
摘要:
为研究CL-20基炸药、CL-20基含铝炸药水下爆炸气泡脉动情况，在2 m×2 m×2 m的实验水箱中开展小当量实验，采用高速摄影技术，得到炸药水中爆炸冲击波传播曲线，同时清晰地观测到气泡的产生、膨胀和收缩过程。拟合得到气泡脉动过程中气泡半径、速度、加速度对时间的变化曲线，对比分析了CL-20含铝与非含铝炸药水下爆炸气泡脉动规律。在实验条件下，首次直观地拍摄到CL-20含铝炸药水下爆炸的二次反应放热现象。实验表明：CL-20基含铝炸药的气泡半径、脉动周期都明显升高，半径增大13.7%，周期增大6.9%；冲击波峰值压力略有下降；水下爆炸测试技术以及高速摄影技术是研究观测含铝炸药二次反应的有效手段。
为研究CL-20基炸药、CL-20基含铝炸药水下爆炸气泡脉动情况，在2 m×2 m×2 m的实验水箱中开展小当量实验，采用高速摄影技术，得到炸药水中爆炸冲击波传播曲线，同时清晰地观测到气泡的产生、膨胀和收缩过程。拟合得到气泡脉动过程中气泡半径、速度、加速度对时间的变化曲线，对比分析了CL-20含铝与非含铝炸药水下爆炸气泡脉动规律。在实验条件下，首次直观地拍摄到CL-20含铝炸药水下爆炸的二次反应放热现象。实验表明：CL-20基含铝炸药的气泡半径、脉动周期都明显升高，半径增大13.7%，周期增大6.9%；冲击波峰值压力略有下降；水下爆炸测试技术以及高速摄影技术是研究观测含铝炸药二次反应的有效手段。
2018, 38(4): 863-868.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0394
摘要:
为掌握轴向脉冲磁场对金属射流的作用规律，基于破甲弹金属射流对目标的作用原理及磁场与金属射流之间的相互作用关系，设计了励磁线圈对破甲弹金属射流作用的试验系统，并开展了相关实弹试验，突破了金属射流形成和励磁线圈脉冲电流产生之间时序匹配的关键技术，得出了使金属射流发生有效变形的合理储能电容器组电参数和励磁线圈结构参数。试验结果表明，当电容器电压为5 kV、电容为1 200 μF、励磁线圈长度为50 mm时，破甲弹金属射流对目标靶板的侵彻穿深增量最大，破甲效果最佳；各因素对破甲弹金属射流侵彻穿深能力影响程度由大到小分别是电容器组充电电压、电容器组电容、线圈长度。研究成果为破甲弹威力电磁增强技术可行性论证、原理试验及励磁线圈结构设计提供了重要的理论和技术支撑。
为掌握轴向脉冲磁场对金属射流的作用规律，基于破甲弹金属射流对目标的作用原理及磁场与金属射流之间的相互作用关系，设计了励磁线圈对破甲弹金属射流作用的试验系统，并开展了相关实弹试验，突破了金属射流形成和励磁线圈脉冲电流产生之间时序匹配的关键技术，得出了使金属射流发生有效变形的合理储能电容器组电参数和励磁线圈结构参数。试验结果表明，当电容器电压为5 kV、电容为1 200 μF、励磁线圈长度为50 mm时，破甲弹金属射流对目标靶板的侵彻穿深增量最大，破甲效果最佳；各因素对破甲弹金属射流侵彻穿深能力影响程度由大到小分别是电容器组充电电压、电容器组电容、线圈长度。研究成果为破甲弹威力电磁增强技术可行性论证、原理试验及励磁线圈结构设计提供了重要的理论和技术支撑。
2018, 38(4): 869-875.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0376
摘要:
为了实现低附带弹药金属颗粒定向可控加载，研制了采用爆轰方式驱动低附带弹药金属颗粒的发射装置，并进行了不同尺寸钨球颗粒与不同装药比的发射实验。运用高速摄影与高速红外摄影捕捉爆轰驱动过程中颗粒抛撒分布和速度，并采用CT断层扫描和三维图像重建再现了颗粒在肥皂靶中的三维空间分布。实验结果揭示了爆轰驱动下颗粒加速、减速和散落3个阶段的特征。钨球颗粒速度均值范围为689.84~889.14 m/s，最大侵彻深度为65.23~167.35 mm，颗粒加载上靶率在30%以上。发射装置中金属颗粒/装药质量比可调，能重复使用。采用肥皂靶、高速摄影、高速红外相结合的测试方法有效可行，CT图像重建用于终点弹道参数判读能提高结果分析精度。以上结果可为研究低附带弹药对生物目标的毁伤效应、致伤机理和生物损伤判定与救治提供有效可行的技术与方法。
为了实现低附带弹药金属颗粒定向可控加载，研制了采用爆轰方式驱动低附带弹药金属颗粒的发射装置，并进行了不同尺寸钨球颗粒与不同装药比的发射实验。运用高速摄影与高速红外摄影捕捉爆轰驱动过程中颗粒抛撒分布和速度，并采用CT断层扫描和三维图像重建再现了颗粒在肥皂靶中的三维空间分布。实验结果揭示了爆轰驱动下颗粒加速、减速和散落3个阶段的特征。钨球颗粒速度均值范围为689.84~889.14 m/s，最大侵彻深度为65.23~167.35 mm，颗粒加载上靶率在30%以上。发射装置中金属颗粒/装药质量比可调，能重复使用。采用肥皂靶、高速摄影、高速红外相结合的测试方法有效可行，CT图像重建用于终点弹道参数判读能提高结果分析精度。以上结果可为研究低附带弹药对生物目标的毁伤效应、致伤机理和生物损伤判定与救治提供有效可行的技术与方法。
2018, 38(4): 876-882.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0342
摘要:
基于预制破片技术的杀伤战斗部周向破片场威力得到了很好的改善，但战斗部头部轴向破片较少，难以实现对空间域的完全封锁。为了改善杀伤战斗部轴向破片场分布，探索影响轴向预制破片飞散角和速度的影响因素，设计了一种轴向威力增强战斗部，通过改变战斗部头部形状、曲率半径并加装球形预制破片实现轴向威力增强。运用LS-DYNA软件对战斗部爆炸驱动全过程进行数值模拟，通过设置不同的起爆条件得到战斗部结构参数对轴向预制破片初速和飞散角的影响规律。仿真结果表明：预制破片的飞散角及速度与战斗部头部结构参数关系密切，采用圆弧形头部结构可显著提高预制破片的飞散速度和飞散角，使预制破片轴向封锁区域显著增大，大大增强战斗部轴向威力。
基于预制破片技术的杀伤战斗部周向破片场威力得到了很好的改善，但战斗部头部轴向破片较少，难以实现对空间域的完全封锁。为了改善杀伤战斗部轴向破片场分布，探索影响轴向预制破片飞散角和速度的影响因素，设计了一种轴向威力增强战斗部，通过改变战斗部头部形状、曲率半径并加装球形预制破片实现轴向威力增强。运用LS-DYNA软件对战斗部爆炸驱动全过程进行数值模拟，通过设置不同的起爆条件得到战斗部结构参数对轴向预制破片初速和飞散角的影响规律。仿真结果表明：预制破片的飞散角及速度与战斗部头部结构参数关系密切，采用圆弧形头部结构可显著提高预制破片的飞散速度和飞散角，使预制破片轴向封锁区域显著增大，大大增强战斗部轴向威力。
2018, 38(4): 883-890.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0356
摘要:
为进一步提高周向多爆炸成型侵彻体战斗部的毁伤效能，设计了一种爆炸成型杆式侵彻体战斗部。结合数值模拟方法，对侵彻体的成型过程及飞散效果进行模拟，分析了外衬对侵彻体成型质量的影响，并设计出侵彻体结构密实的杆式MEFP战斗部。制备了有外衬和无外衬两种战斗部原理样机并进行静爆实验。实验结果表明，无外衬战斗部成型侵彻体对3 m处40 mm厚45钢板平均穿深为27 mm，有外衬战斗部成型侵彻体可贯穿3 m处40 mm厚45钢板；侵彻体对靶板的侵彻实验结果与模拟结果一致。通过设计外衬结构，战斗部成型侵彻体的成型质量和侵彻威力都大幅度提高。
为进一步提高周向多爆炸成型侵彻体战斗部的毁伤效能，设计了一种爆炸成型杆式侵彻体战斗部。结合数值模拟方法，对侵彻体的成型过程及飞散效果进行模拟，分析了外衬对侵彻体成型质量的影响，并设计出侵彻体结构密实的杆式MEFP战斗部。制备了有外衬和无外衬两种战斗部原理样机并进行静爆实验。实验结果表明，无外衬战斗部成型侵彻体对3 m处40 mm厚45钢板平均穿深为27 mm，有外衬战斗部成型侵彻体可贯穿3 m处40 mm厚45钢板；侵彻体对靶板的侵彻实验结果与模拟结果一致。通过设计外衬结构，战斗部成型侵彻体的成型质量和侵彻威力都大幅度提高。
2018, 38(4): 891-897.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0323
摘要:
低温可导致人员冻伤及物品脆裂，气体爆炸传播规律是爆炸演化过程和事故分析的基础。采用数值模拟方法，研究液化天然气大面积泄漏汽化过程、甲烷与空气混合过程及爆炸传播过程。结果表明：随着扩散距离的增大，低温区域的温度谷值升高，且升高趋势变缓；在距泄漏源中心110 m范围内，温度低于273 K；随着风速的增加，温度谷值呈线性下降；随着泄漏时间的延长，温度谷值降低，且下降趋势变缓；随着距泄漏中心距离的增加，爆炸后超压峰值先升高后降低；在距泄漏源中心200 m范围内，爆炸产生的高温会对人员造成伤害。
低温可导致人员冻伤及物品脆裂，气体爆炸传播规律是爆炸演化过程和事故分析的基础。采用数值模拟方法，研究液化天然气大面积泄漏汽化过程、甲烷与空气混合过程及爆炸传播过程。结果表明：随着扩散距离的增大，低温区域的温度谷值升高，且升高趋势变缓；在距泄漏源中心110 m范围内，温度低于273 K；随着风速的增加，温度谷值呈线性下降；随着泄漏时间的延长，温度谷值降低，且下降趋势变缓；随着距泄漏中心距离的增加，爆炸后超压峰值先升高后降低；在距泄漏源中心200 m范围内，爆炸产生的高温会对人员造成伤害。
2018, 38(4): 898-904.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0344
摘要:
在12 m3密闭空间内开展了甲烷-空气预混气体（甲烷体积分数为9.5%）的爆炸试验研究，改变点火位置，分析有泄爆口时点火位置对甲烷-空气爆炸超压和火焰形态的影响。结果表明：点火位置对Δp1的升压速度基本没有影响，Δp2的峰值随着点火位置远离泄爆口而增大，Δp4的峰值与点火位置的关系为：中心点火最大，尾部点火次之，前端点火最小。在所有位置，Δp1随着泄爆阈值的增大而增大，且增量相同；Δp2在前端点火和中心点火时随泄爆阈值的增加而消失，仅在尾部点火时出现；Δp4只有在中心点火时随泄爆阈值的增加而增加。外部火焰发展过程可以分为火球阶段和火焰喷射阶段，尾部点火和中心点火的火球大小及火焰喷射长度远大于前端点火。
在12 m3密闭空间内开展了甲烷-空气预混气体（甲烷体积分数为9.5%）的爆炸试验研究，改变点火位置，分析有泄爆口时点火位置对甲烷-空气爆炸超压和火焰形态的影响。结果表明：点火位置对Δp1的升压速度基本没有影响，Δp2的峰值随着点火位置远离泄爆口而增大，Δp4的峰值与点火位置的关系为：中心点火最大，尾部点火次之，前端点火最小。在所有位置，Δp1随着泄爆阈值的增大而增大，且增量相同；Δp2在前端点火和中心点火时随泄爆阈值的增加而消失，仅在尾部点火时出现；Δp4只有在中心点火时随泄爆阈值的增加而增加。外部火焰发展过程可以分为火球阶段和火焰喷射阶段，尾部点火和中心点火的火球大小及火焰喷射长度远大于前端点火。
2018, 38(4): 905-912.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0064
摘要:
为研究多孔材料对可燃气体的抑爆效果，选取了3类6种多孔材料分别组合后进行实验研究。以甲烷/空气预混气体作为研究对象，利用自制薄型铁环将多孔材料固定在密闭容器管道系统内，对比分析了薄型铁环、单层型多孔材料、双层组合型多孔材料和三层组合型多孔材料的抑爆效果。结果表明：薄型铁环增强了气体爆炸强度，铁环后爆炸压力最大；多孔材料抑爆效果明显，双层组合型多孔材料抑爆效果相比单层型多孔材料和三层组合型多孔材料稳定；抑爆效果最佳的组合型多孔材料为Al2O3 10 mm/30 PPI+SiC 20 mm/20 PPI，爆炸压力抑制效果最佳的组合型多孔材料为Al2O3 10 mm/30 PPI+Fe-Ni 10 mm/90 PPI+SiC 20 mm/10 PPI。
为研究多孔材料对可燃气体的抑爆效果，选取了3类6种多孔材料分别组合后进行实验研究。以甲烷/空气预混气体作为研究对象，利用自制薄型铁环将多孔材料固定在密闭容器管道系统内，对比分析了薄型铁环、单层型多孔材料、双层组合型多孔材料和三层组合型多孔材料的抑爆效果。结果表明：薄型铁环增强了气体爆炸强度，铁环后爆炸压力最大；多孔材料抑爆效果明显，双层组合型多孔材料抑爆效果相比单层型多孔材料和三层组合型多孔材料稳定；抑爆效果最佳的组合型多孔材料为Al2O3 10 mm/30 PPI+SiC 20 mm/20 PPI，爆炸压力抑制效果最佳的组合型多孔材料为Al2O3 10 mm/30 PPI+Fe-Ni 10 mm/90 PPI+SiC 20 mm/10 PPI。
2018, 38(4): 913-917.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0331
摘要:
近年来瓦斯煤尘共存条件下的爆炸事故呈多发趋势。运用20 L爆炸特性测试系统，对瓦斯煤尘共存复合体系的爆炸特性进行实验研究，得到了瓦斯在不同点火能量、静止及湍流状态下的爆炸下限，以及不同条件下煤尘的爆炸下限。结果表明：随着瓦斯浓度的增加，煤尘的爆炸下限呈指数衰减；瓦斯浓度存在某临界点，高于此临界点，复合体系爆炸过程中瓦斯起主导作用，表现为"强瓦斯"性，反之，煤尘起主导作用，表现为"强煤尘"性。研究结论为有效预防煤矿井下瓦斯煤尘共存爆炸事故提供重要的理论依据。
近年来瓦斯煤尘共存条件下的爆炸事故呈多发趋势。运用20 L爆炸特性测试系统，对瓦斯煤尘共存复合体系的爆炸特性进行实验研究，得到了瓦斯在不同点火能量、静止及湍流状态下的爆炸下限，以及不同条件下煤尘的爆炸下限。结果表明：随着瓦斯浓度的增加，煤尘的爆炸下限呈指数衰减；瓦斯浓度存在某临界点，高于此临界点，复合体系爆炸过程中瓦斯起主导作用，表现为"强瓦斯"性，反之，煤尘起主导作用，表现为"强煤尘"性。研究结论为有效预防煤矿井下瓦斯煤尘共存爆炸事故提供重要的理论依据。
2018, 38(4): 918-924.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0260
摘要:
运用速度传感器和拾振器，对40 kg TNT当量爆炸塔在15、20、25和40 kg TNT炸药爆炸加载下爆炸塔旁侧实验室所在地面、屋顶以及塔顶的振动速度进行监测分析。测试结果表明：在本实验条件下实验室地面质点振动速度峰值均小于5 cm/s，振动持续时间为5~10 s，振动频率一般高于10 Hz；屋顶的竖向振动峰值是水平向的6~7倍，即存在显著的竖向振动放大效应。小波包分析表明：地面竖向振动携带的能量是水平向振动携带能量的2.5~4.0倍，质点振动信号中95%以上的能量处于0~160 Hz频带，而竖向振动中90%以上的能量集中在10~40 Hz范围。研究结果提示：6 m深隔振沟的隔振效果十分有限，在超过5 kg TNT当量的加载条件下，欲取得理想的隔振效果，应选择独立地基和隔振支座的减振设计方式。
运用速度传感器和拾振器，对40 kg TNT当量爆炸塔在15、20、25和40 kg TNT炸药爆炸加载下爆炸塔旁侧实验室所在地面、屋顶以及塔顶的振动速度进行监测分析。测试结果表明：在本实验条件下实验室地面质点振动速度峰值均小于5 cm/s，振动持续时间为5~10 s，振动频率一般高于10 Hz；屋顶的竖向振动峰值是水平向的6~7倍，即存在显著的竖向振动放大效应。小波包分析表明：地面竖向振动携带的能量是水平向振动携带能量的2.5~4.0倍，质点振动信号中95%以上的能量处于0~160 Hz频带，而竖向振动中90%以上的能量集中在10~40 Hz范围。研究结果提示：6 m深隔振沟的隔振效果十分有限，在超过5 kg TNT当量的加载条件下，欲取得理想的隔振效果，应选择独立地基和隔振支座的减振设计方式。
2018, 38(4): 925-930.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0377
摘要:
基于高强混凝土（HSC）试块在SHPB冲击实验中的分形损伤演化规律，推导了HSC的分形损伤变量表达式，标定了HSC裂纹的分形维数范围。然后参考ZWT模型，并结合HSC实验过程中的应变率相关性、动态损伤特性及近似恒应变率，推导了分形损伤演化的HSC动态损伤本构方程。采用4组应变率工况下的C60、C80混凝土应力-应变曲线对本构方程进行验证，理论曲线和实验曲线吻合较好。
基于高强混凝土（HSC）试块在SHPB冲击实验中的分形损伤演化规律，推导了HSC的分形损伤变量表达式，标定了HSC裂纹的分形维数范围。然后参考ZWT模型，并结合HSC实验过程中的应变率相关性、动态损伤特性及近似恒应变率，推导了分形损伤演化的HSC动态损伤本构方程。采用4组应变率工况下的C60、C80混凝土应力-应变曲线对本构方程进行验证，理论曲线和实验曲线吻合较好。
2018, 38(4): 931-936.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0378
摘要:
利用计算流体动力学方法对单级空气炮碰撞实验台的发射过程进行了数值仿真，所得碰撞车发射速度与实验结果吻合。在此基础上，对碰撞车发射过程的流场变化、车体前后压力以及储气罐压力变化进行分析。结果表明，泄漏气体先于碰撞车充满整个发射空间，形成初始流场，使得车前压力出现正负交替现象，但其数值较小，对车体加速过程的影响可以忽略。当碰撞车进入泄压段后，受冲击射流作用，碰撞车仍处于加速状态，且速度增量约为2 m/s。
利用计算流体动力学方法对单级空气炮碰撞实验台的发射过程进行了数值仿真，所得碰撞车发射速度与实验结果吻合。在此基础上，对碰撞车发射过程的流场变化、车体前后压力以及储气罐压力变化进行分析。结果表明，泄漏气体先于碰撞车充满整个发射空间，形成初始流场，使得车前压力出现正负交替现象，但其数值较小，对车体加速过程的影响可以忽略。当碰撞车进入泄压段后，受冲击射流作用，碰撞车仍处于加速状态，且速度增量约为2 m/s。
