2010年  30卷  第1期

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论文
弹体高速侵彻混凝土的效应实验
何翔, 徐翔云, 孙桂娟, 沈俊, 杨建超, 金栋梁
2010, 30(1): 1-6. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0001-06
摘要:
利用高速侵彻设备进行了不同条件下弹体高速侵彻混凝土系列实验,探讨了高速撞击条件下弹体 侵彻能力、弹体侵彻稳定性、弹体变形和破坏等问题,揭示了混凝土中半流体侵彻阶段的典型特征:刚体侵彻 深度上限和对应的刚体侵彻初速上限、弹道弯曲、弹体严重侵蚀且伴随弯曲/断裂等。
半球阻波结构体底部的约束形式
李晓杰, 秦小勇, 闫鸿浩
2010, 30(1): 7-11. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0007-05
摘要:
1.大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,辽宁大连116023; 2.大连理工大学土木工程学院岩土工程研究所,辽宁大连116023
炸药爆轰驱动水的初期过程
龙新平, 韩勇, 蒋治海, 黄辉, 黄毅民, 洪滔
2010, 30(1): 12-16. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0012-05
摘要:
采用高速转镜分幅相机,利用阴影照相技术研究了PBX-01炸药爆轰产物在水中的初期演变过程, 获得了爆轰产物与水界面在不同时刻的图像。利用LS-DYNA程序对该实验进行了数值模拟,得到了水中冲 击波迹线、炸药爆轰产物与水界面随时间膨胀的位置、速度。数值计算结果与实验结果具有较好的一致性,所 得参数可为进一步设计改进实验提供参考。理论分析表明,水在爆轰产物作用下的最高瞬间温度约342K, 未到达水在实验压力条件下的相变汽化温度。
用VLW 状态方程计算水的冲击Hugoniot曲线
韩勇, 龙新平, 蒋治海, 黄毅民, 何碧, 吴雄
2010, 30(1): 17-20. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0017-04
摘要:
采用L-J(Lennard-Jones12-6)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/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。
50t科学爆破振动的衰减特征及地形效应
刘爱文, 俞言祥, 付长华, 吕红山, 陈鲲, 赵纪生, 周正华, 王伟
2010, 30(1): 21-26. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0021-06
摘要:
对药量达50t的科学爆破开展了流动强震观测,包括爆破振动的衰减观测和地形效应观测。在分 析此次爆破强震记录的基础上,利用萨道夫斯基公式分析了垂直向峰值速度和加速度的衰减规律,爆破地区 为中等强度的层状岩石且当地地形沟壑纵横是此次振动能量衰减较快的原因。通过离散小波变换分析(db8 小波基函数)得到了此次爆破振动能量的时频分布规律,随着爆心距的增大,爆破振动能量集中的频率减小而 振动的持续时间则相对增加。根据中国地震烈度表,在近爆心区振动烈度可以达到Ⅶ度,然而相对于天然地 震的烈度衰减,爆破振动烈度的衰减较快。通过比较一个高14m 山包的不同位置的强震记录,分析了此次 爆破振动的地形效应。由于山包的聚焦效应,山顶的加速度峰值是山脚的2.4倍,且地形效应对某频率段内 的振动有选择的放大,该频率段与山包的大小和高度有关。振动轨迹图显示,随着高度的增加,山体的侧向摆 动和转动逐渐增强。
红沿河核电站基岩爆破的控制标准
夏祥, 李海波, 张大岩, 王新远, 李俊如
2010, 30(1): 27-32. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0027-06
摘要:
以辽宁红沿河核电站核岛基础爆破开挖为例,分析了核岛基础不同区域的岩体力学特性以及各层 开挖时岩体允许损伤深度的差异,指出必须根据实际情况提出岩体爆炸振动控制方法和标准。在此基础上, 基于爆破振动监测和声波实验,分析了岩体爆破振动以及损伤特征,建立了核岛基础爆破开挖时岩体损伤深 度与振动速度之间的经验公式,提出了不同区域、不同允许损伤深度的情况下岩体爆炸振动速度控制标准。 研究结果表明,通过监测距爆源一定距离处的岩体质点振动速度控制爆炸损伤深度的方法是合适和有效的。
猪后腿肌肉的冲击压缩特性实验
王宝珍, 胡时胜
2010, 30(1): 33-38. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0033-06
摘要:
波形整形技术使试样满足应力均匀条件和恒定应变率加载,石英片检测试样两端的应力均匀性, 获得微弱的透射信号。对开始加载阶段径向惯性效应带来的轴向应力附加值给予了计算修正,得到了肌肉在 不同加载方向和不同应变率下的应力应变曲线。结果发现:肌肉材料的应力应变曲线呈现粘弹性材料所具有 的凹向上特征,由最小显著差数法进行统计分析,发现猪后腿肌肉的力学性能对应变率和加载方向都敏感。 沿纤维方向压缩时肌纤维易发生压缩失稳,强度比垂直纤维方向低。
爆炸膨胀环的截面尺寸效应
汤铁钢, 李庆忠, 刘仓理, 桂毓林
2010, 30(1): 39-44. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0039-06
摘要:
利用爆炸膨胀环实验数据修正了无氧铜的J-C本构模型参数,计算获得的速度历史与实验测试结 果吻合。通过数值模拟研究了膨胀环宽度对速度历史、应力状态的影响,发现:对厚度1mm 的膨胀环,加载 速度峰值随着膨胀环宽度的增加而增加,当宽度超过8mm 后速度峰值不再变化;膨胀环宽度不超过2mm 时,能较好满足1维应力状态的假定。膨胀环的应力状态在一定范围内具有明显的尺寸效应,可为爆炸膨胀 环的试样尺寸设计提供参考。
环形多点起爆精度对聚能杆式侵彻体成型的影响
李伟兵, 王晓鸣, 李文彬, 郑宇
2010, 30(1): 45-50. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0045-06
摘要:
针对环形多点起爆网络在多模成型装药上的应用问题,利用LS-DYNA 程序,通过改变延迟时间 和延迟点数,研究了6点起爆网络起爆同步精度对形成侵彻体的速度、长径比等参数的影响规律,并找出了引 起侵彻体弯曲变形的主要原因横向速度梯度的变化规律,得到了延迟时间在200ns以内可使形成的侵 彻体不发生弯曲变形,成型参数基本不变。进行了实验验证,实验结果与数值模拟结果吻合较好。
活性粉末混凝土基表面异形遮弹层的抗侵彻特性
陈万祥, 郭志昆
2010, 30(1): 51-57. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0051-07
摘要:
为了探索新型抗钻地武器防护技术,提出了一种由偏航层和基本层构成的活性粉末混凝土(reactivepowderconcrete, RPC)基表面异形遮弹层。采用?57mm 半穿甲弹开展了初始速度320~705m/s的弹 道冲击试验,获得了弹体破坏特征、弹体偏转角、最大侵彻深度、靶体破坏形态等试验结果,并提出了弹体侵彻 深度简化计算公式。研究结果表明,由高强度、高韧性RPC材料构成的异形体可以显著削弱弹体侵彻威力。 撞击时弹体均发生了不同程度的弯曲变形和破裂,弹道明显偏转,随着撞击速度的增大,弹体偏转角先增大后 减小,当撞击速度为505m/s时,最大偏转角达到61.4。试验后的钢纤维RPC基本层没有出现大面积冲击 弹坑和震塌现象,裂缝浅而少,保持了较好的完整性。计算结果与试验数据吻合较好,验证了公式的合理性。
混凝土介质中空气间隔装药的爆破机理
吴亮, 卢文波, 钟冬望, 朱红兵
2010, 30(1): 58-64. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0058-07
摘要:
基于LS-DYNA非线性有限元程序,采用JHC混凝土损伤演化模型,研究了不同装药结构及不同 空气比情况下炮孔近区混凝土损伤的破坏机理。3种装药结构计算结果表明:随着空气比的增加,破坏方式 由压剪破坏转变为拉伸破坏,不同的空气比可应用于不同的爆破目的;对于梯段爆破,空气层位于上部的装药 结构爆炸能量利用率最好,当空气比为40%时,炮孔中部混凝土单元破坏方式由压剪转为拉伸破坏,表明存 在一个合理的空气比,可以提高爆炸能量利用率;对于预裂、光面爆破,空气层位于中部的装药结构爆破效果 最优;起爆方式对梯段爆破效果的影响要比预裂和光面爆破效果明显。
可变形战斗部弹体变形型面的理论模型
龚柏林, 卢芳云, 李翔宇
2010, 30(1): 65-69. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0065-05
摘要:
为了从理论上得到给定初始条件下可变形战斗部的弹体变形型面,将战斗部变形部分的结构简化 为辅助装药对单层圆柱壳体作用的结构,将圆柱壳体作为理想刚塑性材料,建立圆柱壳体的五塑性铰位移模 式,应用刚塑性动力学原理,得到战斗部弹体变形型面的理论模型,模型计算结果与实验结果吻合较好。
金属桥箔电爆炸及飞片驱动过程的计算
李涛, 傅华, 谭多望, 李强, 卢敏
2010, 30(1): 70-74. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0070-05
摘要:
根据小尺寸铜桥箔电爆炸实验结果,确定了桥箔欧姆电阻模型的计算参数。采用Sesame数据库, 建立了一种金属桥箔电爆炸及飞片驱动过程的计算方法。通过编制的EDF1.0程序,给出的计算结果再现了 桥箔电爆炸及飞片驱动全过程,计算得到的飞片末速度与桥箔爆炸电流密度呈线性关系,与经典的电格尼模 型结论一致。
纳米TATB微结构与复合物冲击起爆阈值间的关系
谯志强, 聂福德, 杨光成, 张娟
2010, 30(1): 75-79. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0075-05
摘要:
采用电爆炸箔驱动飞片加载方式,测试了纳米TATB与某敏感炸药复合体系的50%冲击起爆电 压阈值,讨论了TATB微观结构参数与复合物冲击起爆阈值之间关系的几种观点。采用造型粉数学建模-表 面形貌表征-冲击起爆阈值实验验证的方法,探讨了复合体系的起爆机制。结果表明:复合体系中各组分的分 布方式与纳米网格TATB聚集体尺寸大小密切相关,决定了复合物中敏感炸药所受短脉冲作用的压力大小 和时间长短,这可能是导致50%起爆阈值变化的关键因素。
针对瞬态位移干涉仪的非线性回归数据分析方法
李雪梅, 张林, 李英华, 俞宇颖, 王翔, 马云
2010, 30(1): 80-84. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0080-05
摘要:
针对最近发展起来的剖面测量技术瞬态位移干涉仪,提出了一种连续的、基于对原始测量信 号进行完整重现的非线性回归数据分析方法,给出了具体的处理过程。与常规的基于离散处理思想的峰值搜 寻法相比,该方法充分利用了原始测量数据信息,可获得更高的剖面精度,并对剖面细节具有更强的分辨能 力,当处理材料的低压弹塑性响应时,优势更明显。以Sn和45钢在低压冲击加载下的自由面粒子速度剖面 测量为例,对该方法的特点进行了具体分析。
球面冲击波作用下船体梁整体运动的简化理论模型
李海涛, 朱锡, 王路, 张振华
2010, 30(1): 85-90. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0085-06
摘要:
为了研究水下爆炸冲击波作用下,船体结构的局部变形以及局部变形引起的船体整体运动响应, 将船体简化为理想刚塑性等截面直梁,考虑流固耦合效应,推导了梁所受冲击波载荷的理论计算公式,并进行 了试验修正。以炸药在船体中部正下方爆炸的工况为研究对象,将球面冲击波作用于船体的过程,简化为一 系列移动、短时的局部平面波加载过程的叠加,提出了一种计算船体梁在任何爆距条件下发生总体塑性运动 响应的理论方法,最后利用船体梁模型试验对该方法进行了验证。结果表明:所建立的冲击波作用下船体梁 整体运动响应模型能够反映船体梁结构在冲击波作用下的塑性运动过程;在冲击波作用时间内,以船体梁中 点的运动情况为例,其存在先向上、后向下的往返运动过程;与造成的局部变形相比,冲击波造成梁整体运动 变形的作用较小。
钨合金长杆弹侵彻约束AD95陶瓷复合靶
蒋东, 李永池, 于少娟, 邓世春
2010, 30(1): 91-95. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0091-05
摘要:
以侵彻深度(depthofpenetration,DOP)实验为基础,利用LS-DYNA 软件进行数值模拟,对钨合 金长杆弹侵彻45钢鉴证靶和约束AD95陶瓷复合靶进行了对比研究。通过数值模拟与实验结合的方法,得 到了AD95陶瓷的JH-2模型(Johnson-Holmquistceramicmaterialmodel)参数;深入分析了钨合金长杆弹侵 彻约束AD95陶瓷复合靶侵彻响应过程。
井喷失控气云爆炸的3维数值模拟
艾志久, 吴光武, 王其华, 雷文章, 陈高松
2010, 30(1): 96-100. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0096-05
摘要:
基于K- 模型和改进的EBU 模型,考虑甲烷-空气混合气云形成过程,建立了井喷失控甲烷喷射 流扩散及混合气云爆炸的理论模型,选用SIMPLE方法求解差分方程,模拟甲烷-空气混合气云形成过程,分 析了不同点火点对混合气云爆炸影响程度。结果表明,点火点方位及点火点所在气体体积分数对气云爆炸都 有明显的影响,点火点越靠近气云中心和所在甲烷体积分数越高爆炸效果越强,最后为井喷失控人工点火提 出了合适的点火方位。
大型爆炸防护结构的动态应力测试与分析
张小鹏, 葛飞, 邢怀念, 金立强
2010, 30(1): 101-104. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0101-04
摘要:
对某大型爆炸防护结构进行不同工况的爆炸实验,通过电测法测量了几个典型位置的应力,结果 显示:从第1和第2主应力测试结果来看,球壳表面在爆炸冲击作用下的冲击应力峰值除第1次最大外,之后 基本以拉压应力状态来回振动,而且振动应力在经过1~2个来回后立刻减小到100 MPa以下,土的堆压可 以起到削弱球壳振动的作用,因此球壳单次爆炸引起的振动疲劳问题大为削弱;模型的强度满足设计要求;排 气孔附近是应力最为集中区域;炸药的形状系数对结构的安全影响很大。
阵列DPS测量技术在材料动态力学性能研究中的应用
胡昌明, 王翔, 刘仓理, 蔡灵仓
2010, 30(1): 105-108. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0105-04
摘要:
利用?37mm 火炮加载装置,在平板撞击下,以含预制内部缺陷的K9玻璃作为实验样品,采用具 有高空间-时间分辨率的阵列式多普勒探针测量技术(空间和时间分辨率分别为127m 和50pm),测到了样 品后界面不同位置的粒子速度。简略分析了材料内部缺陷对样品自由面粒子速度信号的影响,探索了从细- 微观尺度研究材料动态力学性能的实验方法。
侧限SHPB实验中软材料体压缩特性的测量方法
李英华, 李英雷, 张祖根, 王彦平
2010, 30(1): 109-112. doi: 10.11883/1001-1455(2010)01-0109-04
摘要:
提出了利用侧限SHPB装置测量软材料体压缩特性的实验方法。该方法利用霍普金森压杆对试 样施加轴向压缩,同时依靠金属薄壁套筒约束试样的径向膨胀。通过套筒外壁的环向应变得出了试样径向应 力、径向应变,再结合压杆应变片信息,可以获得试样的流体压强-比容变化过程。利用该方法进行了高聚物 泡沫材料的动态压缩实验,证实了该方法对测量软材料的体积压缩特性是可行的。