HfZrTiTaNb系高熵合金的冲击反应释能定量确定

作为一种新型含能材料,高熵合金在高速冲击过程中会释放大量能量,具有重要的应用价值。采用二级轻气炮系统加载真空环境下的HfZrTiTaNb系高熵合金弹丸,对轴承钢进行了冲击实验,测量了闪光辐射温度、气体超压、火焰传播速度和容器壁温升等响应参数的演化过程,分析了高熵合金弹丸撞击靶板过程中的能量流向,定量计算了高熵合金在密闭容器内冲击反应的混合气体焓、闪光辐射能、容器壁的吸收能、喷出气体焓以及撞击靶板产生的变形能,得到了不同元素及其含量对高熵合金释能量的影响。结果表明,高熵合金弹丸冲击反应释放的能量主要被准密闭容器壁吸收。随着Cu或Al含量的增加,HfZrTiTaNb系高熵合金的单位质量释能量增加。在相近的撞击速度下,含Cu高熵合金的单位质量释能量比含Al高熵合金大。

我国货币政策调控对产出和通胀影响的水平效应和波动率效应研究——基于VAR模型和局部投影模型冲击反应函数的实证分析

在“三重压力”下,我国货币政策调控要实现“稳增长”和“防通胀”在水平值和波动率上的“双重稳定”,既要保持适度经济增速,又要防止通货膨胀快速上升,还要防止产出和通胀波动形成的经济风险。为此,文章使用了局部投影方法和VAR模型方法计算了数量型和价格型货币政策的冲击反应函数,以此刻画货币政策对产出增长率和通货膨胀率的水平值和波动率的动态效应。实证结果表明,数量型货币政策对经济增长率和通货膨胀率均具有水平值上的显著正向效应,同时具有降低产出波动而提升通胀波动的冲击效应;价格型货币政策也对经济增长率和通货膨胀率具有显著正向效应,同时具有降低产出波动率和通胀波动率的双重稳定功能。因此,当前货币政策操作仍然要以价格型货币政策为主,以此实现货币政策逆周期和跨周期调控功能。

PTFE/Al复合材料的冲击反应阈值试验研究

通过16mm口径气枪发射PTFE/Al圆柱破片碰撞靶板的试验和冲击压缩的理论分析,研究了该材料在冲击条件下的反应阈值。实验中,通过4种试样长度、不同发射速度以及2024铝、45号钢和LDPE这3种靶板材料的组合,对比分析了碰撞应力和应变率对反应的影响,同时获得了PTFE/Al材料的冲击反应阈值。实验结果表明:碰撞应力和应变率均对PTFE/Al的冲击反应有影响,并且共同决定材料的反应情况;碰撞应力和应变率均高于临界值是PTFE/Al材料出现反应的必要条件。综合实验数据提出,PTFE/Al材料在本文所研究条件下反应的临界应力和应变率阈值分别为665 MPa和6 594s^(-1)。

爆炸荷载作用下地铁隧道的冲击反应研究

随着地铁的大规模兴建,地铁隧道的抗爆防护研究成为一个迫切需要解决的问题。针对南京地铁区间隧道的实际工程地质条件,建立了地铁隧道的冲击反应计算模型和各种材料的模型,采用流固耦合算法,对10 kgTNT炸药作用下地铁隧道的冲击反应进行了全面研究。研究结果表明:隧道衬砌的速度和加速度变化与超压有关,随着距爆心距离的增大,爆炸冲击波对衬砌结构的影响逐渐减弱,而且在爆炸的初始时刻,隧道衬砌处于受拉状态,随着时间的推移,超压峰值逐渐衰减,隧道衬砌则由受拉状态变为受压状态,并逐渐趋于稳定,从而为地铁隧道的抗爆防护和应急预案的制定提供了依据。

不同配比W/Zr活性材料冲击反应实验研究

以W,Zr和ZrH_2为原料,采用热压烧结工艺制备不同配比的W/Zr活性材料。通过分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对W/Zr材料进行动态压缩测试并记录其冲击引发反应过程,同时采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等对试件反应前后的物相、成分、微观形貌进行测试表征。结果表明:热压烧结制备的W/Zr活性材料结构较为致密,其相对密度≥87.5%;W/Zr活性材料准静态压缩强度≥1022MPa,破坏应变≤1%,为典型高强脆性材料;3组配比材料动态压缩强度均随应变率增加而提高,当冲击加载达到一定强度时,W/Zr材料破碎并与空气发生剧烈燃烧反应并生成ZrO_2。

内置冲击反应材料弹丸壳体侵彻损伤效应研究

基于冲击波理论、带侵蚀模型的空腔膨胀理论及圆柱壳体动力学模型建立了内置冲击反应材料弹体结构侵彻靶板过程模型和过靶后的壳体变形模型。通过Matlab编程得到反应材料段壳体变形的时间历程,并分析了冲击速度和锥角对弹头速度、加速度、侵蚀质量、等效锥角及侵透靶时壳体变形量的影响。研究成果为内置冲击反应材料弹丸侵彻靶板时的结构变形损伤研究提供理论分析方法,并为反应材料损伤和冲击反应条件研究提供了基础支撑和参考依据。

Al/Ni粉末复合材料冲击反应细观机制

为阐明含能结构材料冲击反应机理,开展以Al/Ni粉末复合材料为代表的含能结构材料冲击反应细观模拟研究。基于Al/Ni粉末复合材料的扫描电镜照片建立细观有限元模型,并结合Mie-Grüneisen状态方程描述Al/Ni粉末复合材料冲击压缩行为。在此基础上,基于反应扩散模型建立考虑多组分固相反应的Al/Ni粉末复合材料冲击反应细观模型,分析细观尺度上物质输运过程、冲击反应演化规律及冲击波传播特性。研究结果表明:Al/Ni粉末复合材料在冲击压缩速度(即粒子速度)为400 m/s时仅发生了微弱的化学反应,且化学反应程度随着冲击压缩速度的增大的加剧;化学反应最初发生于Al-Ni界面处,然后垂直于界面发展;冲击反应将引起材料冲击温度和压力的增高,同时对冲击波的传播起到强化作用。

Ti-6Al-4V弹体破坏模式对冲击反应的影响研究

Ti-6Al-4V材料是武器结构轻量化时的重要替代材料,其冲击反应将可能增加战斗部毁伤威力,但目前缺乏对其冲击反应条件及反应机理的研究。本文将采用试验与理论分析方法,研究结构破坏模式对Ti-6Al-4V材料冲击反应的影响,获得其冲击反应条件及反应机理。设计并开展了钛合金弹(头部与壳体均为钛合金)与复合弹(头部碳/碳复合材料、壳体空心钛合金圆柱)正侵彻混凝土试验,撞击速度在222~1 008 m/s之间。钛合金弹激发了剧烈的氧化冲击反应,但复合弹未产生冲击反应。破坏模式宏细观分析显示,钛合金弹侵彻后宏观结构基本完整,仅表面发生摩擦磨损,以细观组织剪切变形为主要失效模式,形成尺寸在微米量级至百微米量级的颗粒碎片,碎片个数可高达3×10~6。复合弹的钛合金空心圆柱被撕裂成块,撕裂面沿剪切带方向发展,碎块尺寸在毫米或以上量级,个数至多百余个。碎片供氧和供热的效率均与碎片尺寸成反比,而特定供氧与供热条件下,碎片尺寸足够小是Ti-6Al-4V材料发生冲击反应的必要条件,这是钛合金弹发生冲击反应而钛合金空心圆柱无法激发冲击反应的本质原因。在具备冲击反应必要条件的前提下,碎片个数越多,冲击反应烈度越高。

Al/PTFE弹丸冲击反应释能及Al颗粒粒径的影响

基于简化的反应释能评价方法,构建了准密闭容器实验系统,以超压传感器测试的容器内超压评价反应气体焓变,以红外热像仪和瞬态响应热电偶采集的温升评价容器材料吸收的内能,开展了2种不同Al粉粒径活性弹丸的冲击反应释能研究。结果表明:在500 m/s速度加载下,2μm和100μmAl粉粒径活性弹丸的单位质量冲击释能分别为2.9 kJ/g和1.3 kJ/g;测试系统总能量中容器材料吸收的内能最多,均占80%以上;计算得到Al粉颗粒的反应厚度为8.8μm,即在实验条件下活性弹丸中的Al组分在其粒径小于17.6μm时能完全反应,原料Al颗粒粒径选择亦需要在17.6μm以下。

基于气炮实验的PTFE/Al复合材料冲击反应阈值

基于16 mm口径气炮撞击实验,对铝颗粒增强的聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)/Al(PTFE/Al)冲击反应复合材料的冲击反应阈值开展了研究。为研究不同撞击加载条件下应变率和碰撞应力对PTFE/Al冲击诱发反应的影响,实验中采用铝、钢和低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)这3种不同材料的靶板及不同长度的试样,进行不同加载条件下的测试分析。实验结果显示,PTFE/Al材料的冲击诱发同时受到碰撞压力和加载应变率的影响。同时,通过对试样撞靶过程进行数值模拟,并与实验和理论结果进行对比。基于实验数据,拟合出PTFE/Al材料冲击反应的的预测曲线。

SHPB加载下PTFE/Al冲击反应的临界条件

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)加载方法和高速摄影技术,对混合压制烧结法制备的铝颗粒增强聚四氟乙烯复合材料(polytetrafluoroethylene/Al,PTFE/Al)的冲击反应临界条件进行研究。实验中采用钢杆、铝杆和不同尺寸的试样,进行不同加载条件下的测试,实验结果表明:PTFE/Al复合材料的冲击反应过程主要可分为变形、碎裂、反应阶段,其冲击反应临界同时关联于应力和应变率。并基于实验获得了PTFE/Al复合材料的冲击反应临界渐进线应力和应变率,通过对实验数据的归纳和分析,初步提出实验条件下关联应力和应变率的PTFE/Al临界反应关系式,获得冲击反应阈值预测曲线。

空位对五唑阴离子盐Mn(N5)2冲击反应和损伤演化的影响

为探究微缺陷对五唑阴离子盐冲击响应、化学分解及损伤演化的影响,采用从头算分子动力学模拟方法研究了完美型Mn(N5)2晶体及含有3%空位浓度的Mn(N5)2晶体在不同速度(8,9,10,11,12 km·s^-1)c轴冲击波作用下的动力学演化和初始分解反应机理。冲击雨贡纽线的计算结果表明,含空位的Mn(N5)2体系比完美型体系在高压条件下表现出更大的体积压缩比。分子动力学模拟结果显示,当冲击波速vshock<10 km·s^-1时,完美型及含有空位的体系在5000 fs内均未出现分解反应,而仅出现了不足10%的体积压缩;当vshock=10 km·s^-1时,完美型体系于512.8 fs时刻开始在晶体内均匀地出现N—N键断裂的现象,而含空位体系的初始反应时间则提前至281.6 fs,并且N—N键的断裂集中发生在空位附近;当vshock继续增加至11 km·s^-1和12 km·s^-1时,两种体系的初始反应时间不断提前,反应进程不断加快,但空位对体系冲击波感度的提升作用和对分解反应进程的加速作用随着冲击波速的提升而不断减弱。研究结果表明空位是热点的早期成核结构之一,空位的存在促进周围的五唑分子发生级联分解,使损伤不断演化成长和传播,进而引起含能材料的点火。

Al粒径对富铝聚四氟乙烯基铝活性材料冲击反应性能的影响

为研究Al粒径对50%∶50%质量比的富铝聚四氟乙烯基铝(PTFE/Al)活性材料在中高应变率下的冲击反应行为的影响,采用模压烧结成型法制备了50 nm、10μm、70μm、200μm 4种Al粒径的PTFE/Al活性材料试件。基于分离式霍普金森压杆(SHPB)实验,利用高速摄像机拍摄不同应变率加载下PTFE/Al活性材料的冲击反应过程,分析Al粒径对PTFE/Al活性材料的冲击反应特性影响。实验结果表明:随着Al粒径从50 nm增加到10μm,反应延迟时间增加可达40%,反应持续时间降低可达17%,同时PTFE/Al活性材料参与反应的量逐渐减少,反应激烈程度和能量释放不断降低,反应难以持续进行;当Al粒径增加到70μm时,难以在SHPB加载下发生反应;加载应变率对PTFE/Al活性材料的反应性能也有较大的影响,PTFE/Al活性材料的反应延迟时间随着加载应变率的提高而降低;加载应变率和Al粒径对PTFE/Al活性材料的冲击反应扩散、反应速率、反应程度均有较大影响,可通过调节Al粒径来调节其冲击反应性能。

反应金属冲击反应过程的理论分析

基于1维冲击波理论和粉末材料的冲击温度计算模型对反应金属的冲击响应行为、冲击温度及冲击反应过程进行了理论分析,分别考虑了材料密实度、冲击速度对冲击压力、冲击温度的影响;结合粉末材料冲击温度计算结果及冲击反应的化学动力学方法,提出了考虑反应效率的反应金属冲击反应理论模型。利用新模型得到的计算结果与已有实验结果吻合较好。反应金属的冲击反应行为受密实度、冲击速度及材料种类影响明显。

孔隙率对铌硅粉末混合物冲击反应的影响

借助二级轻气炮加载平台和飞片撞击技术,在高冲击速度下实现不同初始孔隙率铌硅粉末混合物的冲击回收。对回收产物进行表征分析并探讨高冲击速度下孔隙率对铌硅粉末冲击化学反应的影响,实验结果表明:低孔隙率(10%)铌硅粉末混合物几乎不发生反应;20%孔隙率铌硅粉末发生不完全化学反应并生成了NbSi2;高孔隙率(35%)样品在相同冲击速度(飞片速度约为2.35 km/s)下发生完全反应获得单组分Nb5Si3。在高孔隙率的粉末混合物中,孔隙崩塌产生的高温是导致铌硅粉末反应物发生完全反应的主要原因。

费正清的“冲击反应”模式与中国近代社会转型略论

费正清的"冲击——反应"模式认为中国社会长期以来基本上处于停滞状态,循环往复,缺乏内部动力突破传统框架,只有经过19世纪中叶西方冲击之后,才发生剧变,向近代社会演变。然而中国社会却存在着阻碍其由传统走向现代的因素,包括政治、经济和文化因素。

活性材料冲击压缩及反应行为模拟方法研究进展

近年来,以含能结构材料、含能非晶合金、含能高熵合金等为代表的活性材料受到广泛关注.由于兼具结构强度特性和冲击反应释能特性,活性材料在高效毁伤和防护领域有十分重要的应用前景.其中,活性材料的冲击压缩响应行为及反应释能特性是该类材料设计和应用中关注的重点,研究人员在考虑其冲击反应行为的数值模拟方法上开展了大量的研究工作.本文基于活性材料宏观反应行为受微/细观结构特性控制的特点,从不同时空尺度对活性材料的冲击压缩及反应行为数值模拟方法的研究现状进行了综述,系统梳理了分子动力学模拟、冲击压缩特性细观模拟、冲击反应行为跨尺度模拟、冲击压缩及反应行为宏观尺度模拟方法等4个方面的研究进展.总结认为,活性材料的冲击压缩动力学响应特性数值模拟及冲击反应特性宏−细观尺度关联机制的研究已取得了较大进展,考虑反应弛豫时间和非自持反应特性的点火模型在宏观尺度数值模拟中得到发展与应用.但是,目前数值模拟中关于反应诱发后活性材料动力学行为的描述主要基于火/炸药等典型含能材料的本构模型,仅能实现对活性材料冲击反应行为的表观呈现,而对活性毁伤元作用过程关键参数的精确预测仍存在一定差距.因此,建立准确描述活性材料撞击点火、反应发展、释能做功过程的全时域理论模型,基于此发展该类材料冲击反应行为高可靠性数值模拟技术,是实现活性材料冲击反应释能特性调控和工程化应用的关注焦点.

非冲击点火反应驱动的吉帕级缓前沿斜波加载技术

为研究在吉帕、十微秒级缓前沿斜波作用下压装PBX炸药基体中微介观热点点火行为,设计了一种强约束压装PBX炸药非冲击点火反应驱动的斜波加载装置,基于炸药层流燃烧的燃速模型和自编的二维轴对称有限差分程序对装置输出的压力波形特性进行了分析,讨论了燃烧过程中加载炸药破碎程度和装置结构参数(壳体和隔层厚度)对输出波形的影响。计算结果表明,加载炸药破碎形成的燃烧比表面积大小是影响非冲击点火反应压力演化的关键因素,燃烧比表面积越大,输出的斜波压力越大,峰值压力可达吉帕以上,对应的压力上升前沿可从数十微秒降至数微秒。加载炸药外部壳体厚度即约束强度对非冲击点火反应产生的压力大小影响显著,壳体越厚输出的斜波压力越大。加载炸药与受试炸药之间的隔层厚度直接关系到输出至受试炸药处的斜波压力大小,随着隔层厚度的增大,输出的斜波压力以近似指数的关系衰减。参考计算结果完成了装置的结构设计,对受试PBX炸药进行了斜波加载实验,采用PVDF测得受试炸药入射界面处的压力为1.6 GPa、前沿宽度为25µs,初步证明了采用强约束压装PBX炸药非冲击点火反应实现吉帕、十微秒级斜波压力输出的可行性。

高Al含量PTFE基材料爆炸冲击压缩特性及反应行为

针对PTFE/Al含能材料在战斗部中的应用需求,研究其在爆炸冲击加载下的压缩特性及反应行为.利用炸药透镜产生平面波加载含能材料的方法,通过锰铜压阻传感器测量被加载的PTFE/Al(质量分数50%,50%)含能材料内的不同位置处压力时间关系.根据测量数据,得到材料Hugoniot曲线、Murnagham等熵方程与Grüneisen状态方程.结果表明,PTFE/Al含能材料的冲击反应有延迟现象,反应延迟时间在1.0~2.6μs之间,爆炸冲击载荷引发材料反应的最小压力在11.93~17.98 GPa之间.

宫崎市定的“西方冲击说”与中日近代转型的书写

如何书写中国近代史既是学术问题也是意识形态问题。海外汉学家因其具有自身的学术传统、文化语境及意识形态立场,不可避免地形塑着其有关中国近代史的书写。宫崎市定以“西方冲击说”作为中国近代史的解释框架,这一思路与蒋廷黻和费正清的中国近代史叙事模式多有共通之处,但因各自立场不同,指向大异其趣。