PBX9502冲击Hugoniot曲线的参数标定和不确定度量化

冲击Hugoniot试验不可避免地受到不确定因素的扰动,冲击Hugoniot关系的参数标定和不确定度量化对理解爆轰多物理过程的动力行为极为关键。首先,收集Los Alamos实验室的粒子速度-冲击波速度试验数据,通过不确定度传递律计算冲击波速度的标准不确定度,结果表明不能仅仅依靠绝对偏差的大小来判断异常值。采用基于绝对偏差距离的自适应聚类异常值检测法,剔除试验数据中的异常干扰点。其次,针对清洗后的试验数据,利用最小二乘回归方法拟合粒子速度-冲击波速度的冲击Hugoniot关系,并利用统计理论推导出Hugoniot参数的不确定度。进而,使用国内试验装置和试验数据,通过建立合适的误差公式,将Hugoniot曲线的预测值与试验值做比对,预测结果与试验结果吻合良好。结果还表明:清洗后的Hugoniot关系能更准确地预测PBX9502的冲击动力行为,确认标定参数的有效性。最后,将Chapman-Jouguet理论结合合理的假设和近似,给出了基于Hugoniot关系爆压的计算公式,给出了爆压的不确定度量化。研究结果能为发展强预测能力、高可信度软件提供保证。

基于冲击Hugoniot关系的爆压性质和不确定度量化

精确评估炸药冲击Hugoniot参数的可信区间,有效量化冲击起爆、状态方程等唯象模型的不确定度,提高模型的鲁棒性和可靠性,会极大地降低爆压标定的成本。利用线性回归拟合方法得到冲击Hugoniot参数,采用参数估计法推导出Hugoniot参数的置信区间,使用国内试验数据确认方法的有效性。在合理假设的基础上,结合Chapman-Jouguet理论和冲击Hugoniot关系,导出爆压与装药厚度、冲击波走时、初始密度、Hugoniot斜率和0-压声速之间的函数关系式。分别用对数正态分布和Beta分布表征输入不确定度,通过Rosenblatt变换将输入不确定度转化成相互独立的标准正态分布,使用自适应基函数多项式混沌不确定度传播量化方法,给出了爆压的概率密度函数和置信区间。研究结果表明,爆压与样品厚度、爆轰走时、爆速具有拟单调性,在特殊前提下证实了前人的判断。应用于PBX9502炸药,发现给出的置信区间较宽,与试验专家的先验论断吻合。该研究发展了一套有效量化爆轰不确定度的传播量化方法,为发展可信、强预测能力爆轰模拟软件提供了技术支撑。

未反应JOB-9003炸药冲击Hugoniot关系测试

利用"粒子速度对比法"实验技术,通过电磁粒子速度计测量了PMMA飞片同时撞击PMMA样品与待测炸药样品界面的粒子速度u1和u2,获得了未反应JOB-9003炸药的冲击Hugoniot关系;利用叠加原理和疏松材料冲击绝热线的计算方法,对未反应炸药的冲击绝热线进行了计算。计算结果与实验数据符合较好。

DNP炸药冲击Hugoniot关系实验研究

新型高能熔铸基体炸药3,4⁃二硝基吡唑(DNP)的冲击Hugoniot关系,是探讨其冲击起爆特性的基础,采用压力对比法,经平面波发生器加载,用锰铜压阻计测量了压力为3.7~14.4 GPa范围内九组不同冲击波压力下DNP炸药和LY12铝样品的冲击波波后压力,计算得到不同压力下的冲击波波速D和粒子速度u,拟合得到了压力为3.7~14.4 GPa范围内DNP炸药的D⁃u关系。结果表明,DNP炸药压力为3.7~14.4 GPa范围内的冲击Hugoniot关系可近似为一条在D⁃u平面内的直线,确定了DNP炸药冲击波作用下的波后状态。分析了用聚四氟乙烯封装锰铜压阻计对实验测试结果的影响,通过对测试信号的理论分析和合理判读有效消除了封装带来的系统误差。

未反应乳化炸药冲击Hugoniot关系的测试

未反应乳化炸药冲击Hugoniot关系是乳化炸药的基本性能参数 ,它不仅是研究乳化炸药冲击引爆机理和确定其反应速率函数必不可少的数据 ,也是研究乳化炸药中冲击波演变为爆轰波的过程及进行乳化炸药爆轰数值模拟的重要参数。本文利用设计的新型测试装置和建立的测试系统 ,较好地测试了未反应乳化炸药冲击Hugoniot关系。

JB-9014钝感炸药冲击Hugoniot关系测量

采用火炮加载技术对JB-9014钝感炸药进行一维平面冲击实验。通过激光干涉测速仪测量冲击波到达炸药样品前、后表面的时刻以及炸药/镀膜氟化锂窗口界面粒子速度。利用冲击波到达炸药样品前、后表面的时刻差和炸药样品的厚度计算出冲击波在炸药样品中的传播速度,并结合炸药样品/氟化锂窗口接触面处粒子速度求出炸药样品冲击波后粒子速度,进而获得了炸药样品在3.1~9.7GPa压力范围内的冲击Hugoniot关系。对炸药样品中冲击波速度以及波后粒子速度进行不确定度分析,得到炸药样品中冲击波速度和波后粒子速度的合成标准不确定度约为0.54%和1.7%。将未反应炸药的冲击Hugoniot曲线和冲击波阵面的Rankine-Hugoniot关系进行联立得到冲击波后炸药样品内的压力和密度,进而拟合得到炸药样品在冲击绝热状态下沿(p,ρ)面的p-ρ曲线。

用VLW状态方程计算水的冲击Hugoniot曲线

采用L-J(Lennard-Jones 12-6)势函数,结合VLW状态方程,计算了水的冲击压缩Hugoniot曲线。将理论计算结果与实验结果进行了比较,当势函数参数ε/K=120、b0=30.42时,计算值与实验符合较好。与采用BKW状态方程计算结果相比,VLW状态方程能够更准确地描述水的冲击Hugoniot曲线。

JB-9001钝感炸药冲击Hugoniot关系测试

利用“压力对比法”实验技术，通过锰铜压力计测试待测炸药样品和ＬＹ１２铝样品在ＬＹ１２铝飞片的同时撞击下的界面压力ｐｅｘｐ和ｐＡｌ，从冲击波关系式和正交回归直线拟合分析，确定了ＪＢ－９００１钝感炸药的冲击Ｈｕｇｏｎｉｏｔ关系。

钝感高能炸药JB－9001冲击Hugoniot关系测试

本文利用“压力对比法”实验技术，通过锰铜压力计测试待测炸药样品和ＬＹ１２铝样品在ＬＹ１２铝飞片的同时撞击下的界面压力ｐ＿ｅｘｐ和ｐ＿Ａｌ，由冲击波关系式和正文回归直线拟合分析，确定了钝感高能炸药ＪＢ－９００１的冲击Ｈｕｇｏｎｉｏｔ关系。

玻纤增强复合材料冲击Hugoniot参数实验研究

在单级轻气炮上,对一种玻纤增强复合材料的冲击Hugoniot参数进行了实验研究。最高撞击速度为520 m/s,相应在靶中得到的最高撞击压力为2.815 GPa.压力测试采用锰铜计,PVDF产生的压电信号用于判读激波速度。由实验结果拟合得到了玻纤增强复合材料的Hugoniot线性关系和Grüneisen系数。

利用光分析方法测量液态CO多次冲击Hugoniot状态方程

结合液氮低温靶技术和光分析方法同时测量液态CO样品的第一、第二、第三次冲击Hugoniot状态方程,分别在19、60和71 GPa获得3个数据点。样品体积的最大压缩度达到3.5倍,比文献发表的一次冲击最大压缩度提高20%以上。体积测量值比分子流体微扰变分理论的计算结果偏低20%以上,体积发生明显软化现象归因于CO分解反应所致。详述了多次冲击过程的光分析测量方法,该方法应用于其它分子流体可将其物态方程的实验数据点延伸到更高压力和更宽的压缩范围。

注装梯恩梯(TNT)装药冲击Hugoniot参数的实验测定

本文利用一级轻气炮实验技术，对注装梯恩梯装药进行了高应变率下的动态冲击实验，对实验方法进行了改进，设计了一种新型的轻气炮延伸炮管。根据实验数据结果，得到了注装TNT装药的冲击Hugoniot参数。

碳化钨及其混合物的冲击Hugoniot数据计算

计算了多孔碳化钨（初始密度分别为密实碳化钨密度的９５％、８５％、７５％和６５％）在不完全压实状态和完全压实状态下的Ｐ_１－Ｖ_１曲线和Ｃｓ－Ｕ１曲线以及碳化钨／碳、碳化钨／碳化硅混合物（碳化钨含量分别为３％，５％，１０％）的Ｐ_１－Ｖ_１曲线和Ｃ_ｓ－Ｕ_１曲线。

急倾斜特厚煤层冲击地压防治探索与总结

急倾斜特厚煤层开采顶板破断运动复杂,应力和能量演化规律特殊,在深部“三高一扰动”影响下,冲击地压防治不容乐观。基于某矿2016年冲击地压事故后急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压防治经验,从急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压发生机理、瓦斯突出与冲击地压综合防治和冲击地压管理详细介绍了该矿7年来急倾斜特厚煤层冲击地压防治经验。冲击地压发生机理方面,建立了顶板岩层倾斜悬臂梁模型,揭示了顶、底板覆岩结构破断失稳演化过程,划分了夹持煤体受力状态分区,提出了急倾斜特厚煤层冲击“夹持理论”。瓦斯突出与冲击地压综合防治方面,基于冲击地压灾害控制解危技术的强度弱化减冲理论,结合原有防突措施体系,提出了既能防冲且对防突有利的解危措施,形成了某矿瓦斯/CO_(2)突出-冲击地压“双防”技术体系,建立了适用于某矿急倾斜特厚煤层水平分段开采的冲击地压防治体系,以钻屑量和瓦斯吸解值验证了瓦斯突出防治的强度保障,同时以加强实施卸压措施工作面的微震事件分布及各能级总频次和能量对比,论证说明了卸压方案防治效果的有效性。冲击地压管理方面,形成了预测评价、监测预警、治理预防、效果检验、安全防护和教育培训“六位一体”综合防治架构,基于《煤矿安全规程》和《防治煤矿冲击地压细则》等各项规定,制定了Q/YJMD-—FC 0104-2022《窑街煤电集团有限公司煤矿冲击地压防治第四部分:冲击地压防治技术规范》。

肌骨超声定位引导下冲击波治疗继发性手部肌腱粘连效果观察

目的研究肌骨超声定位引导下冲击波治疗手掌腕部和前臂外伤术后继发手部肌腱粘连的效果。方法手掌腕部和前臂外伤术后继发手部肌腱粘连患者80例,按随机数字表法分为治疗组和对照组,每组40例,两组患者均给予手掌腕部和前臂肌腱康复治疗,如蜡疗、关节松动术、作业治疗。对照组患者,根据关节活动度受限情况,徒手检查确定手掌腕部和前臂肌腱粘连部位,给予冲击波治疗;治疗组患者,先对手掌腕部和前臂肌骨超声检查,确定肌腱粘连部位,进行标记定位,再根据定位进行冲击波治疗。两组患者均康复治疗4周,治疗前后对两组患者进行肌骨超声评估手部肌腱粘连程度,肌腱总主动活动度(TAM)测定,VAS疼痛视觉模拟评分评定,上肢及手功能DASH问卷评分测定。结果两组患者在治疗前手部肌腱粘连程度、肌腱TAM、疼痛VAS评分、上肢及手功能DASH评分比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。治疗4周后两组患者手部肌腱粘连程度明显改善,肌腱TAM增加,疼痛VAS评分降低,上肢及手功能DASH评分升高,但是治疗组患者手部肌腱粘连程度改善更明显,肌腱TAM增加更多,疼痛VAS评分降低更明显,上肢及手功能DASH评分升高更多,两组比较,差异有统计学意义(P<0.01)。结论肌骨超声定位引导下冲击波治疗结合常规康复治疗可以明显改善继发性手部肌腱粘连,恢复手部分功能。

汽车涂层样本单颗粒冲击破坏仿真分析

研究汽车涂层在冲击载荷下的破坏现象,对于预测涂层抗石击性能以及指导涂层结构设计和优化具有重要意义。建立了汽车涂层样本单颗粒冲击破坏有限元模型,使用自主开发的显式有限元求解器模拟汽车涂层冲击破坏过程。涂层层内破坏、基底与涂层界面分离破坏模式的仿真结果与试验结果的良好一致性,验证了仿真分析方法的有效性,揭示了涂层在冲击载荷下的层内破坏与界面分离破坏的失效机理。

冲击地压主控因素及孕灾机制

随着我国煤矿逐步向深部开采转移,冲击地压灾害日趋严重。在冲击地压从机理认知走向防冲工程进程中,首要的任务是厘清冲击地压孕灾主控因素,并进行风险程度判识。在上百个冲击地压矿井致灾评价分析基础上,提出了导致冲击地压发生的4类客观主控因素:煤岩冲击倾向性、开采深度、坚硬顶板、地质构造,以及3类人为主控因素:煤柱、采空区及采掘卸荷,并对各主控因素对冲击地压孕灾的力学机制进行了分析讨论。在客观主控因素方面,煤岩冲击倾向性是煤岩积聚变形能进而诱发冲击破坏的自身属性;开采深度与巷道围岩内积聚的变形能呈正相关关系,是冲击地压发生的必要条件;坚硬顶板大尺度周期断裂形成的冲击动载及动能是诱发冲击地压的“导火索”;地质构造对冲击地压的影响显著,对于断层构造而言,断层两盘将在开采扰动造成的突发卸荷影响下产生相对“回弹”;煤层变薄区等效弹性模量变大,超前支承压力呈“双峰值”分布,使得冲击影响范围扩大。在人为主控因素方面,煤柱作为高应力集中区,其尺寸、倾角及相对位置等将直接影响冲击地压发生的概率和强度;采空区会诱发超前支承压力集中区内围岩积聚弹性能的突然释放,尤其是在采高较大、顶板垮落不充分的情况下;采掘卸荷会导致应力集中区快速“迁移”,引发煤体内弹性应变能的大量释放,是造成冲击地压的重要外因条件。在此基础上,对山东新汶、山东鲁西、内蒙古鄂尔多斯、陕西彬长、新疆和甘肃等矿区冲击地压孕灾主控因素差异性,进行了对比分析,强调按层次对矿井、采区和工作面进行冲击地压主控因素及其影响程度判识重要性,构建了从降能、释能、阻能到抗能的冲击地压治理工程路径。

某型舰船设备大负载复合材料支承冲击强度试验方法研究

舰船设备支承件的冲击特性研究受到各国海军的重视,然而超过常规冲击机能力范围的冲击载荷等要求,使得开展大负载支承件冲击强度试验成为难题。以某型动力设备的大负载复合材料支承为对象,采用水下非接触爆炸的方式,以标准浮动冲击平台冲击环境为输入参数设计其冲击强度试验方法:在低速冲击条件下,通过保证冲击载荷、降低试验负载质量、提高系统安装频率的途径来设计试验装置,依据冲击谱和冲击载荷计算对应的试验冲击因子来设计强度试验工况,并得出了实际试验与设计参数之间因试验系统多个结合面对冲击载荷传递影响的折减系数。试验结果表明,复合材料支承承受的冲击载荷与要求值之间的偏差在5%以内,为今后开展类似试验提供了参考。

重复冲击下砂岩的动态响应试验研究

高速动能水击压裂可借助聚能水锤效应实现强动载泄入性液压冲击,具有高峰值压力、高加载速率、重复多次渐进扩缝等优势,其中聚能流体贯入性冲击下岩石损伤-破裂的演化机制是该技术优化设计的核心问题。为此,采用岩石动态冲击损伤模拟试验装置,开展高速动能水击压裂破岩试验,分析不同加载速率、冲击次数、冲击组合等对岩石破裂形态的影响规律。结果表明:单次高速动能水击破岩中,随着加载速率的提高,岩石破坏依次呈现出近孔眼破碎损伤(8.5 MPa/ms)、微裂缝聚并串联成宏观裂纹(13.4 MPa/ms)、流体楔入形成脆性崩裂裂缝(15.5 MPa/ms)三种模式;在小峰值压力、低加载速率重复冲击下,岩石损伤破坏呈现近孔眼损伤(1~2次)-裂缝起裂扩展(3~5次)-应力挤压破碎(6~10次)三个阶段,随着冲击次数的增加,孔眼周围损伤加剧,形成3~40 mm(贯穿岩样)不等长的裂缝;“先低后高”组合加载速率冲击方式下,前期重复低速率冲击可在孔眼周围形成微裂纹损伤而又不会产生破碎压实,随后借助单次高加载速率聚能冲击,实现大体积高压流体在微裂纹内的快速楔入,激发多条径向深穿透裂缝,同时该组合冲击方法还可实现主裂缝两侧基质扩容增渗和相交分支缝网,实现改造效果的最大化。

冲击载荷下含瓦斯煤动力学破坏特征与瓦斯渗流规律分析

为探究不同冲击载荷和瓦斯压力作用下的含瓦斯煤动力学特征、裂隙扩展及瓦斯渗流变化规律,采用含瓦斯煤岩冲击损伤-渗流试验系统开展含瓦斯煤冲击试验以及原位渗流测试,并结合工业CT扫描系统进行试样裂隙结构的三维重构,分析含瓦斯煤内部裂隙扩展特征及其对瓦斯渗流的影响规律。研究结果表明,冲击载荷和瓦斯压力对含瓦斯煤的动力学性质、变形过程、裂隙扩展和渗流规律均具有重要影响,具体表现在:①受围压和轴压的影响,冲击载荷耦合瓦斯压力条件下的含瓦斯煤应力-应变曲线无明显压密阶段;含瓦斯煤的变形过程主要经历了弹性变形阶段、应变强化阶段及破坏阶段。②冲击载荷的增加对含瓦斯煤动力学参数具有强化作用,气体压力的升高则劣化了含瓦斯煤动力学参数;冲击载荷越大,瓦斯压力越高,含瓦斯煤的裂隙扩展愈充分,所形成的裂隙结构愈复杂。③含瓦斯煤的渗流规律受控于裂隙扩展,冲击载荷耦合瓦斯压力作用下,含瓦斯煤中存在孔隙流动、孔隙流动-裂隙流动并存及裂隙流动等3种气体流动形式;含瓦斯煤冲击破坏后,随着气体压力增加以及气楔作用的增强,瓦斯流动形式可由孔隙流动依次转变为孔隙流动-裂隙流动并存和裂隙流动;裂隙扩展和流动形式共同影响含瓦斯煤渗流规律,含瓦斯煤渗透率随瓦斯压力的增大总体上符合先增大后减小的变化趋势。