水中平面冲击波对刚性方形台的绕射效应研究

采用LS-DYNA模拟了水中平面冲击波与刚性方形台的相互作用,分析得到方台正面和背面绕射波特性及其迹线。研究表明,水中冲击波的拐角绕射会在拐点处形成"涡流",在其邻近区域产生"零"压力场,从而出现"空化"效应,致使结构邻水面产生负压作用,这是结构产生破坏的一个重要成因。基于绕射效应模拟结果和水的高压状态方程导出的直方台背面绕射压力计算公式,适用于无自由水面影响且忽略水中结构变形时的绕射冲击波压力计算。这对结构背部绕射效应的理论分析具有指导作用。

无氧铜平面冲击波实验的锰铜应力计测试

利用纵向锰铜应力计,对无氧铜(OFHC)材料进行了层裂实验,得到了典型的层裂信号;同时测量试件中的纵向应力和横向应力,直接确定了其流动应力。对实验结果与理论计算结果进行了比较,讨论了高压、高应变率下的强度模型以及横向应力计测试问题。

平面冲击波在有机玻璃中的衰减规律

采用PVDF压电式压力传感器测量了在Φ100mm平面波透镜加载下经不同厚度Φ100mm有机玻璃隔板衰减后的冲击波压力历程,实验结果与LS-DYNA数值模拟结果符合较好。研究结果表明,冲击波压力在有机玻璃中服从衰减系数为0.028 89的指数衰减规律。与其他研究者的研究结果对比说明,密实介质的衰减系数反映了其衰减特性,但受加载冲击波及装置尺寸的影响较大,应根据实际情况进行合理选择。

无氧铜平面冲击波实验的横向应力测试及屈服强度确定

为直接确定平面冲击波实验中无氧铜的流动应力,测量了试件中的纵向应力和横向应力,得到了试件中流动应力随时间的变化。采用构建的7种本构模型对无氧铜平面冲击波实验进行数值模拟,比较了实验结果与理论计算结果。研究指出,由SHPB等确定的中等应变率本构并不能拓宽应用于平面冲击波实验。

平面冲击波试验弹托边侧效应研究

试验在一级气体炮上进行,采用LS-DYNA中的J-C本构模型及S-C-G本构模型进行了数值模拟.计算结果表明:采用不同本构模型数值模拟的飞片与靶的速度历史明显不同,计及弹托的边侧效应比不计及弹托的边侧效应严重得多,且回收的飞片及靶的严重变形也归结于弹托的边侧效应.

无氧铜的平面冲击波实验研究

利用纵向锰铜应力计,对于无氧铜(OFHC)进行了层裂实验,得到了典型的层裂信号;同时测量了试件中的纵向应力和横向应力,以直接确定材料的流动应力.采用构建的2种本构模型对无氧铜平面冲击波试验进行了数值模拟,比较并分析了相关的实验与理论计算结果.

延性材料平面冲击波基本实验数值模拟的若干问题

假设屈服强度正比于剪切模量,分别构建了四种强度模型,并用于数值模拟Ly12铝的平面冲击波试验的质点速度剖面以及钨合金的平面冲击波试验的锰铜计应力记录.研究发现,基于Steinberg等的屈服强度模型比较符合实验.还对平面冲击波试验的层裂现象进行了简化的数值模拟,其中,采用了该文作者所提出的一种基于空穴聚集的层裂模型,该模型的特点是分别引入了层裂过程的早期及后期应力松弛方程.

平面冲击波高速撞击下Zr_(41)Ti_(14)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5)大块非晶合金的损伤与断裂

利用二级轻气炮研究了在平面冲击波高速撞击下,Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金的损伤与断裂行为。实验结果表明:在高速冲击压缩下,大块非晶合金断裂面的角度小于通常压缩情况的角度,这是由高速撞击下材料极高的应变速率决定的;极高的应变速率变形和局域绝热剪切加热造成局部熔化;在温度和压力的共同作用下,非晶合金发生晶化现象。

平面冲击波载荷作用下加筋板爆炸响应研究

加筋板在船舶建造中具有广泛的应用,对其开展抗爆性能研究,有助于提升舰船生命力。本文以加筋板为研究对象,设计开展爆炸试验,对平面冲击波载荷持续作用下加筋板的爆炸响应进行研究。根据试验结果,提出了冲击波压力随标度距离和载荷持续时间的经验表达式,并利用该公式进行了数值模拟,发现计算结果与试验结果吻合较好。结果表明,在加劲肋的作用下,结构在不同方向的抗爆性能不同的。加强筋可以有效地提高加筋板的抗冲击性能。此外,本文还讨论了峰值压力大小对加筋板响应的影响,确定了加劲肋能承受的极限载荷。

管内小药量水下爆炸平面冲击波形成方法及其应用

水下爆炸过程中存在冲击波、气泡、冲击波绕射等多种效应的耦合,给水下爆炸毁伤机理的研究带来了一定难度。为了对上述多种效应进行解耦,文中提出一种管内小药量水下爆炸平面冲击波形成方法,采用数值仿真和理论分析对管内水下爆炸平面冲击波的衰减规律进行了研究。研究结果表明:在管道端部放置装药配合端面起爆,可在管内形成指数衰减形式的平面冲击波;理论模型与数值计算结果吻合较好,可给出冲击波超压峰值随距离的衰减关系,以及不同时刻冲击波的阵面位置。最后给出了该试验方法在水下爆炸加载典型结构件毁伤效应和流固耦合作用机理研究的应用场景。研究成果可为水下爆炸毁伤评估提供参考。

基于量纲分析的平面冲击波经验模型研究

当飞片或靶板材料的冲击雨贡纽参数未知时,根据现有靶板撞击面冲击波压力的理论模型无法对其冲击波压力峰值和脉冲宽度进行准确预估。针对该问题,基于相似理论,对影响冲击波压力峰值和脉冲宽度的因素进行量纲分析,分别建立了冲击波压力峰值和脉冲宽度的经验模型,且模型中各项均有明确的物理意义。通过实例分析,获得了不同飞片厚度和冲击速度下,45钢冲击纯镍产生的平面冲击波的经验模型定量关系式,模型预测结果与实验测量值较为吻合。

平面冲击波作用下TiO2晶粒的相变纳米化

利用平面冲击波技术,对溶胶-凝胶法制备的锐钛矿型TiO2粉体和干凝胶进行冲击实验,采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(SEM)和激光粒度分析仪(LPSA)等手段对冲击前后的TiO2粉体和干凝胶进行表征。结果表明:冲击波的高温作用能够实现亚稳态的锐钛矿型TiO2向稳定态的金红石型TiO2转变,并且冲击波直接作用于干凝胶时更容易获得稳定态的金红石型TiO2;冲击波的瞬时性可以抑制TiO2晶粒的长大,实现晶粒纳米化;冲击波的高压作用可以有效控制由于溶胶-凝胶法导致的粉体团聚现象。

激光均匀性对冲击波平面性的影响

利用两种方法研究了激光空间均匀性对冲击波平面性的影响。一种是根据冲击波在靶背卸载辐射可见光的平面性来判断冲击波平面性;另一种是基于成像型速度干涉仪测量的靶背自由面速度变化引起干涉条纹跃变间断面的平面性判断冲击波平面性,同时由条纹移动后持续时间了解流体力学不稳定性演化情况。研究表明,不均匀性为2%的激光驱动的冲击波平面性较好,能发射高速飞片,且飞片具有很好的平面性与完整性;不均匀性为5%的激光产生的冲击波平面性很差,不能发射完整的高速飞片。说明激光均匀性对冲击波平面性具有决定性的影响。

氩气中的平面冲击波结构理论评述

根据氩气中的平面冲击波结构，分别评述了各个区域中的典型理论模型。通过分析这些模型，讨论了它们的局限性，指出了相关理论在将来的可能发展趋势。

数值模拟研究分叉巷道中冲击波传播规律

为了研究几何分叉结构对冲击波传播特性的影响,利用LS-DYNA三维数值模拟计算程序,对同一弱冲击波通过不同角度的两向分叉巷道时传播、衰减的情况行了数值模拟,并提出了超压/冲量(比)准则来衡量"平面波"。研究结果表明:超压(比)准则适用于描述分布的不均性,而冲量(比)准则能更好地衡量分叉巷道中冲击波的破坏作用;分叉角度的影响较大,随着分叉偏转角的增大,主巷道内冲量将增大而分巷道内冲量将减小,恢复"平面波"的距离也增大,但不超过6倍巷道等效直径。

论层裂强度(英文)

讨论了层裂强度的理论预估及经验确定.指出,平面冲击波致层裂试验的试件自由面速度或界面应力历史的实验最小值与损伤演化过程有关.数值模拟揭示,层裂面上的损伤演化严重影响层裂碎片中的波剖面传播.因此,平面层裂试验的“拉回”信号必须赋予新的解释。层裂强度的实验确定必须涉及层裂过程中的损伤演化.

横向效应增强型弹垂直侵彻薄靶的轴向剩余速度理论分析

为了得到横向效应增强型弹(Penetration with Enhanced Lateral Efficiency projectile,PELE)对金属薄靶垂直侵彻后的弹体轴向剩余速度,运用平面冲击波理论,对PELE的侵彻机理进行分析。参照平头弹体对靶板的侵彻模型,将PELE侵彻过程中的能量损失划分为以下几个部分:外壳体和内芯撞靶区域对应的环形塞块获得的能量、冲击波作用下弹体的内能增量以及剪切耗能等。然后根据能量守恒原理,得到PELE垂直侵彻金属薄靶后的PELE弹体轴向剩余速度的理论模型。为了验证该模型的合理性和准确性,设计相应的试验进行验证。结果表明,不同条件下得到的试验结果和理论模型得到的计算结果均吻合得较好。因此,得到的PELE垂直侵彻薄靶的轴向剩余速度理论模型可为工程应用提供指导和参考。

大气环境下飞秒激光对铝靶烧蚀过程的研究

利用时间分辨的光阴影成像技术研究了在大气环境下飞秒激光烧蚀铝靶的动态过程.在入射激光能量为4 mJ,激光光斑超过1 mm时,激光烧蚀区表面物质以近似平面冲击波形式向外喷射;在同样激光能量下、激光光斑较小时(约0.6 mm),激光烧蚀区以近似半球形冲击波形式向外喷射.当激光能量比较大时(7 mJ),发现空气的电离对于激光烧蚀靶材有着重要影响.在光轴附近烧蚀产生的喷射物具有额外的柱状和半圆形的结构,叠加在平面冲击波结构上.

KrF激光对高速飞片的驱动特性研究

利用诱导空间非相干技术平滑的KrF准分子(248nm)激光驱动带有烧蚀层的平面靶,研究激光空间均匀性对产生完整飞片的影响,结果表明激光不均匀性在2%以下,能够产生完整的高速飞片,且完整飞片能够维持20ns以上不破裂;当激光不均匀性达到5%,激光引入流体力学不稳定性种子应很强,冲击波在靶内输运过程中不稳定性不断发展增强,到靶背时强到足以使飞片解体甚至气化,不能产生完整的飞片。为了获得尽可能高的飞片速度,采用激光与烧蚀层参数不匹配方法,使冲击波对飞片作多次加速。利用功率密度为1012 W/cm2的KrF激光与含50μm Kapton烧蚀层的5μm铝飞片作用,得到速度约10km/s的高速飞片,与模拟结果吻合得很好。

侧向稀疏对PZT—95／5陶瓷冲击去极化影响的研究

采用平面冲击波加载，对样品在不同封装介绍（不同侧向稀疏程度的情况下）和几何尺寸条件下进行冲击去极化实验，结果表明侧向稀疏导致电荷释放以近乎线性关系减小；根据实验条件拟合出物理计算模型，利用流体弹塑性模型，采用有限元计算方法对样品中的冲击压力进行三维计算，计算结果能很好地解释实验现象。