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, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2023-0006
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摘要:
为了获取爆炸切割数值模拟中有机玻璃（PMMA）的材料本构模型参数，建立一种基于神经网络的有机玻璃Johnson Holmquist Ceramics (JH-2)本构模型参数反演方法：基于从爆炸切割试验和现有研究得到的JH-2本构模型经验参数，确定本构模型参数的调整区间；使用LS-DYNA数值模拟软件对2.5 mm宽爆炸切割索切割14 mm PMMA平板过程进行数值模拟并收集平板损伤数据集；建立PMMA平板本构模型参数与损伤数据之间的神经网络模型；通过训练完成的神经网络模型对PMMA平板的JH-2本构模型参数进行反演。为验证通过反演参数的可靠性，进行了4.2 mm宽爆炸切割索切割19 mm PMMA平板试验和有限元数值模拟，计算结果中的平板损伤情况与实验结果相差较小，表明通过反演获得的JH-2本构模型参数能较好地应用于PMMA平板爆炸切割数值模拟。该参数反演方法相较于传统材料参数获取方法，可以通过较少的试验及测试，获得比较准确的材料本构模型参数。
为了获取爆炸切割数值模拟中有机玻璃（PMMA）的材料本构模型参数，建立一种基于神经网络的有机玻璃Johnson Holmquist Ceramics (JH-2)本构模型参数反演方法：基于从爆炸切割试验和现有研究得到的JH-2本构模型经验参数，确定本构模型参数的调整区间；使用LS-DYNA数值模拟软件对2.5 mm宽爆炸切割索切割14 mm PMMA平板过程进行数值模拟并收集平板损伤数据集；建立PMMA平板本构模型参数与损伤数据之间的神经网络模型；通过训练完成的神经网络模型对PMMA平板的JH-2本构模型参数进行反演。为验证通过反演参数的可靠性，进行了4.2 mm宽爆炸切割索切割19 mm PMMA平板试验和有限元数值模拟，计算结果中的平板损伤情况与实验结果相差较小，表明通过反演获得的JH-2本构模型参数能较好地应用于PMMA平板爆炸切割数值模拟。该参数反演方法相较于传统材料参数获取方法，可以通过较少的试验及测试，获得比较准确的材料本构模型参数。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0171
摘要:
金属丝电爆炸包含丰富的物理内容，近年来国内的实验和理论研究取得了重要进展，理解该过程有助于完善Z箍缩及磁加载等离子体动力学过程的物理建模，校验物性参数。在自相似运动假设条件下，发展了冷启动计算的水中电爆炸丝零维动力学模型。从一维磁流体模型出发，推导了描述丝等离子体膨胀的零维动能方程和内能方程，采用实际气体状态方程和修正的李-莫尔电导率参数作为封闭条件，根据质量守恒及水中激波雨贡纽关系式获得了丝等离子体的边界条件。应用于水中铜丝电爆炸动力学过程和能量转化分析，结果表明：该零维模型的物理假设合理，在一定范围内改变丝直径等参数可产生不同的放电模式，与一维模型及实验结果符合较好，能够为同类实验的优化设计和数据分析提供参考。
金属丝电爆炸包含丰富的物理内容，近年来国内的实验和理论研究取得了重要进展，理解该过程有助于完善Z箍缩及磁加载等离子体动力学过程的物理建模，校验物性参数。在自相似运动假设条件下，发展了冷启动计算的水中电爆炸丝零维动力学模型。从一维磁流体模型出发，推导了描述丝等离子体膨胀的零维动能方程和内能方程，采用实际气体状态方程和修正的李-莫尔电导率参数作为封闭条件，根据质量守恒及水中激波雨贡纽关系式获得了丝等离子体的边界条件。应用于水中铜丝电爆炸动力学过程和能量转化分析，结果表明：该零维模型的物理假设合理，在一定范围内改变丝直径等参数可产生不同的放电模式，与一维模型及实验结果符合较好，能够为同类实验的优化设计和数据分析提供参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0156
摘要:
采用泡沫弹冲击加载实验对梯度金属泡沫夹芯梁结构开展了不同冲击强度下的动态响应和失效研究，分析了由三种不同密度泡沫铝组成的等面密度的五种不同梯度的夹芯结构在夹支边界条件下的抗高速冲击性能，结合三点弯曲实验，研究梯度效应对夹芯结构抗冲击性能的影响。研究表明：密度梯度对结构失效过程和失效模式有着明显的影响，且夹芯梁结构的初始失效模式对结构整体响应和主要的能量吸收机制起着主导作用；当冲击条件不足以使得均质芯材发生压缩时，均质及负梯度夹芯结构初始失效模式为整体弯曲变形，低强度芯层位于前两层的梯度结构随着冲击强度的变化出现不同程度的局部芯层压缩；当冲击强度较低时，梯度结构通过丰富的局部失效表现出明显优于均质结构的抗冲击变形能力；当冲击强度大于临界值时，均质结构具有更好的抗冲击变形能力。通过合理的设计密度梯度实现逐层压缩吸能，能够有效的提升防护结构的抗冲击性能。
采用泡沫弹冲击加载实验对梯度金属泡沫夹芯梁结构开展了不同冲击强度下的动态响应和失效研究，分析了由三种不同密度泡沫铝组成的等面密度的五种不同梯度的夹芯结构在夹支边界条件下的抗高速冲击性能，结合三点弯曲实验，研究梯度效应对夹芯结构抗冲击性能的影响。研究表明：密度梯度对结构失效过程和失效模式有着明显的影响，且夹芯梁结构的初始失效模式对结构整体响应和主要的能量吸收机制起着主导作用；当冲击条件不足以使得均质芯材发生压缩时，均质及负梯度夹芯结构初始失效模式为整体弯曲变形，低强度芯层位于前两层的梯度结构随着冲击强度的变化出现不同程度的局部芯层压缩；当冲击强度较低时，梯度结构通过丰富的局部失效表现出明显优于均质结构的抗冲击变形能力；当冲击强度大于临界值时，均质结构具有更好的抗冲击变形能力。通过合理的设计密度梯度实现逐层压缩吸能，能够有效的提升防护结构的抗冲击性能。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0253
摘要:
为研究复杂地况下含特征层理煤岩的动态力学行为，采用Φ50 mm分离式霍普金森压杆实验系统，对含层理 (0°、30°、45°、60°、90°)煤岩进行动态三轴循环冲击实验研究，并结合3D轮廓扫描仪量化其断裂界面，分析层理效应和围压效应对煤岩动态力学特性及其损伤破坏规律的影响。研究表明：围压的施加使煤岩应力-应变曲线出现弹性后效现象；较无围压状态，抗压强度提高3.9~4.2倍，失效应变增大2.59~3.05倍。随着层理角度的增大，煤岩的动态抗压强度、弹性模量和能量透射率均呈现先降低后升高的U形分布，在层理角为45°时均达到最小值；能量吸收率和断面粗糙度呈现先增大后减小的∩形分布，损伤变量呈现N形分布，在层理角为45°时达到最大值。煤岩的损伤破坏特征随层理角度的变化可概括为张拉破坏（0°）-剪切破坏（30°、45°和60°）-劈裂破坏（90°）的演变过程，所得特征规律可为实际复杂环境下煤层气资源安全高效开采提供理论支持。
为研究复杂地况下含特征层理煤岩的动态力学行为，采用Φ50 mm分离式霍普金森压杆实验系统，对含层理 (0°、30°、45°、60°、90°)煤岩进行动态三轴循环冲击实验研究，并结合3D轮廓扫描仪量化其断裂界面，分析层理效应和围压效应对煤岩动态力学特性及其损伤破坏规律的影响。研究表明：围压的施加使煤岩应力-应变曲线出现弹性后效现象；较无围压状态，抗压强度提高3.9~4.2倍，失效应变增大2.59~3.05倍。随着层理角度的增大，煤岩的动态抗压强度、弹性模量和能量透射率均呈现先降低后升高的U形分布，在层理角为45°时均达到最小值；能量吸收率和断面粗糙度呈现先增大后减小的∩形分布，损伤变量呈现N形分布，在层理角为45°时达到最大值。煤岩的损伤破坏特征随层理角度的变化可概括为张拉破坏（0°）-剪切破坏（30°、45°和60°）-劈裂破坏（90°）的演变过程，所得特征规律可为实际复杂环境下煤层气资源安全高效开采提供理论支持。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0050
摘要:
为了研究蜂窝钢管混凝土的抗侵彻性能，采用125 mm口径滑膛炮开展了蜂窝钢管混凝土靶侵彻实验共6发，获得了不同工况时靶板破坏形态及侵深数据，分析了蜂窝钢管混凝土的典型破坏形式，对比了不同弹靶尺寸因数 时靶板破坏形式的区别以及着靶点和钢管壁厚对蜂窝钢管混凝土抗侵彻能力的影响。同时，对7组不同壁厚的六边形钢管混凝土和3组六边形无钢管混凝土柱进行了单轴压缩实验，研究了不同壁厚时六边形钢管对核心混凝土强度及延性的增强效应，拟合了核心混凝土强度增强因数同围箍因数的关系，并改进普通混凝土侵深的经验公式，得到了适用于蜂窝钢管混凝土的最大侵深计算公式。结果表明：钢管壁厚是影响侵深的重要因素，壁厚越大，侵深越小；着靶点位置对侵深的影响较复杂，具有离散性；着靶点位置对靶体表面破坏形式影响较大；钢管可以有效增加核心混凝土的强度和延性；改进后的侵深计算公式可以预测弹体对蜂窝钢管混凝土靶的最大侵深。
为了研究蜂窝钢管混凝土的抗侵彻性能，采用125 mm口径滑膛炮开展了蜂窝钢管混凝土靶侵彻实验共6发，获得了不同工况时靶板破坏形态及侵深数据，分析了蜂窝钢管混凝土的典型破坏形式，对比了不同弹靶尺寸因数 时靶板破坏形式的区别以及着靶点和钢管壁厚对蜂窝钢管混凝土抗侵彻能力的影响。同时，对7组不同壁厚的六边形钢管混凝土和3组六边形无钢管混凝土柱进行了单轴压缩实验，研究了不同壁厚时六边形钢管对核心混凝土强度及延性的增强效应，拟合了核心混凝土强度增强因数同围箍因数的关系，并改进普通混凝土侵深的经验公式，得到了适用于蜂窝钢管混凝土的最大侵深计算公式。结果表明：钢管壁厚是影响侵深的重要因素，壁厚越大，侵深越小；着靶点位置对侵深的影响较复杂，具有离散性；着靶点位置对靶体表面破坏形式影响较大；钢管可以有效增加核心混凝土的强度和延性；改进后的侵深计算公式可以预测弹体对蜂窝钢管混凝土靶的最大侵深。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0137
摘要:
为描述主动围压作用下冻结砂土的动态力学特性，通过在朱-王-唐模型的非线性体上串联塑性体，建立了能够考虑围压效应的冻结砂土动态损伤本构模型；分析了损伤参数对应力-应变曲线特征、屈服点、峰值应力和峰值应变的影响规律，基于冻结砂土动力学试验数据确定了模型参数；通过将模型和试验数据进行对比，并对不同试验条件下模型的预测误差进行分析，验证了模型的适用性和准确性。结果表明，损伤参数对应力-应变曲线弹性阶段和屈服点无明显影响，而对塑性阶段和破坏阶段的影响较为显著，本构模型预测的应力-应变曲线与试验结果具有较好的一致性。模型能够预测围压引起冻结砂土塑性阶段占比大和屈服点明显的特征，且能够描述围压对冻结砂土动态强度的增强效应；不同负温和主动围压条件下，模型对峰值应力和屈服强度的预测效果优于峰值应变和屈服应变。
为描述主动围压作用下冻结砂土的动态力学特性，通过在朱-王-唐模型的非线性体上串联塑性体，建立了能够考虑围压效应的冻结砂土动态损伤本构模型；分析了损伤参数对应力-应变曲线特征、屈服点、峰值应力和峰值应变的影响规律，基于冻结砂土动力学试验数据确定了模型参数；通过将模型和试验数据进行对比，并对不同试验条件下模型的预测误差进行分析，验证了模型的适用性和准确性。结果表明，损伤参数对应力-应变曲线弹性阶段和屈服点无明显影响，而对塑性阶段和破坏阶段的影响较为显著，本构模型预测的应力-应变曲线与试验结果具有较好的一致性。模型能够预测围压引起冻结砂土塑性阶段占比大和屈服点明显的特征，且能够描述围压对冻结砂土动态强度的增强效应；不同负温和主动围压条件下，模型对峰值应力和屈服强度的预测效果优于峰值应变和屈服应变。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0113
摘要:
为研究不同爆距水下爆炸对重力坝的毁伤效应，并探讨是否存在“最优爆距”，基于离心模型试验建立了炸药-库水-空气-重力坝结构的全耦合数值模型并设计了60组数值计算工况。不同工况水深均为600 mm，炸药量为2.2 g，重力坝模型几何比尺为1/80，包含5组爆深（50～250 mm），每组爆深对应12组爆距，爆距范围为10到200 mm，相应比例爆距范围为0.077到1.54 m/kg1/3。对比分析了不同爆距水下爆炸对重力坝的毁伤程度，并定量比较了重力坝平均损伤、单元删除率、应力、应变等参数。结果表明，对于重力坝整体结构破坏，如重力坝整体弯曲导致的拉伸破坏，水下爆炸对重力坝的毁伤效应存在“最优爆距”即随着爆距增加重力坝毁伤程度先增加后降低；与之类似，随着爆距的增加，重力坝上游坝面损伤区域的平均损伤、重力坝单元删除率、坝踵最大拉应力平均值和坝踵最大拉应变平均值先增加后降低且在40 mm爆距附近达到最大值。保持水深、炸药量和重力坝几何模型相同，5组不同爆深近水面水下爆炸对重力坝毁伤效应的“最优爆距”均在40 mm附近，表明近水面水下爆炸时爆深对“最优爆距”不存在显著影响。
为研究不同爆距水下爆炸对重力坝的毁伤效应，并探讨是否存在“最优爆距”，基于离心模型试验建立了炸药-库水-空气-重力坝结构的全耦合数值模型并设计了60组数值计算工况。不同工况水深均为600 mm，炸药量为2.2 g，重力坝模型几何比尺为1/80，包含5组爆深（50～250 mm），每组爆深对应12组爆距，爆距范围为10到200 mm，相应比例爆距范围为0.077到1.54 m/kg1/3。对比分析了不同爆距水下爆炸对重力坝的毁伤程度，并定量比较了重力坝平均损伤、单元删除率、应力、应变等参数。结果表明，对于重力坝整体结构破坏，如重力坝整体弯曲导致的拉伸破坏，水下爆炸对重力坝的毁伤效应存在“最优爆距”即随着爆距增加重力坝毁伤程度先增加后降低；与之类似，随着爆距的增加，重力坝上游坝面损伤区域的平均损伤、重力坝单元删除率、坝踵最大拉应力平均值和坝踵最大拉应变平均值先增加后降低且在40 mm爆距附近达到最大值。保持水深、炸药量和重力坝几何模型相同，5组不同爆深近水面水下爆炸对重力坝毁伤效应的“最优爆距”均在40 mm附近，表明近水面水下爆炸时爆深对“最优爆距”不存在显著影响。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0513
摘要:
为了探究在侵彻超高性能混凝土过程中弹体出现的反弹现象，基于空腔膨胀理论，分析了弹体从侵彻到反弹全过程的受力情况；分别以一维弹性杆弹性势能模型和一维应力波模型为理论基础，推导得到两种反弹速度的解析解，分析了影响反弹速度大小的物理量；通过数值模拟复现了弹体反弹现象，验证了理论模型的合理性，数值计算结果和两种解析解吻合良好。研究表明：侵彻阻力使弹体积累变形势能，侵彻结束后变形势能释放造成弹体反弹；反弹初速与着靶速度无关，与靶体材料、屈服强度和弹头形状系数等成正比，与弹体弹性模量和密度成反比。
为了探究在侵彻超高性能混凝土过程中弹体出现的反弹现象，基于空腔膨胀理论，分析了弹体从侵彻到反弹全过程的受力情况；分别以一维弹性杆弹性势能模型和一维应力波模型为理论基础，推导得到两种反弹速度的解析解，分析了影响反弹速度大小的物理量；通过数值模拟复现了弹体反弹现象，验证了理论模型的合理性，数值计算结果和两种解析解吻合良好。研究表明：侵彻阻力使弹体积累变形势能，侵彻结束后变形势能释放造成弹体反弹；反弹初速与着靶速度无关，与靶体材料、屈服强度和弹头形状系数等成正比，与弹体弹性模量和密度成反比。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0489
摘要:
为了认识慢烤过程中初始空腔体积率对HMX基PBX-3炸药热致相变以及点火响应特性的影响，设计了小尺寸强约束慢烤实验装置。在相同温升速率下，开展了空腔体积率分别为1.0%、4.2%和13.8%的约束PBX-3炸药慢烤实验，获得了炸药内部不同位置以及约束壳体表面的温度演变历程，对炸药中HMX相变过程、初始空腔体积率对HMX相变影响的机制、HMX相变进程对点火反应温度的影响进行了详细分析。结果表明：初始空腔体积率越小，HMX相变吸热表现出的温度平台持续时间越短，点火时刻约束壳体表面的温度越高。分析认为初始空腔体积率越小，慢烤加热至HMX相变温度时刻，PBX-3炸药受到的热应力越大，延缓了慢烤过程中β-HMX转化为δ-HMX的相变进程；由于δ-HMX的热感度更高，慢烤实验过程中HMX的相变进程越慢，δ-HMX放热分解反应引起的热量积累越慢，炸药点火反应时刻约束壳体的温度越高。
为了认识慢烤过程中初始空腔体积率对HMX基PBX-3炸药热致相变以及点火响应特性的影响，设计了小尺寸强约束慢烤实验装置。在相同温升速率下，开展了空腔体积率分别为1.0%、4.2%和13.8%的约束PBX-3炸药慢烤实验，获得了炸药内部不同位置以及约束壳体表面的温度演变历程，对炸药中HMX相变过程、初始空腔体积率对HMX相变影响的机制、HMX相变进程对点火反应温度的影响进行了详细分析。结果表明：初始空腔体积率越小，HMX相变吸热表现出的温度平台持续时间越短，点火时刻约束壳体表面的温度越高。分析认为初始空腔体积率越小，慢烤加热至HMX相变温度时刻，PBX-3炸药受到的热应力越大，延缓了慢烤过程中β-HMX转化为δ-HMX的相变进程；由于δ-HMX的热感度更高，慢烤实验过程中HMX的相变进程越慢，δ-HMX放热分解反应引起的热量积累越慢，炸药点火反应时刻约束壳体的温度越高。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0313
摘要:
战斗部复杂的末弹道参数会影响近地爆炸冲击波的周向传播规律及对目标的毁伤程度，研究柱形装药近地爆炸冲击波传播规律对精确评估毁伤效能具有重要的工程意义。基于AUTODYN-3D软件对不同末弹道参数的柱形装药近地爆炸进行了数值模拟，通过对2个方向分别建模，获得了柱形装药近地爆炸下前、后、侧3个方向的冲击波压力数据；研究了战斗部落速、落角、爆心高度和装药长径比4个参数对柱形装药近地爆炸冲击波传播的影响规律，分析了冲击波的演化过程、峰值压力和马赫杆高度。研究结果表明：静爆时，爆心高度是影响冲击波马赫杆高度的主要因素，落角与装药长径是影响马赫杆高度方向差异的主要因素；动爆时，能够增大周向马赫杆高度，前方最显著；另外，随着动爆速度的提升，前向冲击波峰值线性增大。正交优化的结果显示，4种变量中，动爆速度对柱形装药前方峰值压力极差最大，落角对后方峰值压力极差最大，爆心高度对马赫杆高度影响最大。通过研究柱形装药近地动爆冲击波周向传播规律，表明合理的调整装药参数和近地爆炸姿态对实现某方向的最大毁伤或减小超压伤害具有借鉴意义。
战斗部复杂的末弹道参数会影响近地爆炸冲击波的周向传播规律及对目标的毁伤程度，研究柱形装药近地爆炸冲击波传播规律对精确评估毁伤效能具有重要的工程意义。基于AUTODYN-3D软件对不同末弹道参数的柱形装药近地爆炸进行了数值模拟，通过对2个方向分别建模，获得了柱形装药近地爆炸下前、后、侧3个方向的冲击波压力数据；研究了战斗部落速、落角、爆心高度和装药长径比4个参数对柱形装药近地爆炸冲击波传播的影响规律，分析了冲击波的演化过程、峰值压力和马赫杆高度。研究结果表明：静爆时，爆心高度是影响冲击波马赫杆高度的主要因素，落角与装药长径是影响马赫杆高度方向差异的主要因素；动爆时，能够增大周向马赫杆高度，前方最显著；另外，随着动爆速度的提升，前向冲击波峰值线性增大。正交优化的结果显示，4种变量中，动爆速度对柱形装药前方峰值压力极差最大，落角对后方峰值压力极差最大，爆心高度对马赫杆高度影响最大。通过研究柱形装药近地动爆冲击波周向传播规律，表明合理的调整装药参数和近地爆炸姿态对实现某方向的最大毁伤或减小超压伤害具有借鉴意义。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0445
摘要:
为获得黏土中爆炸成坑体积与耦合地冲击能量的关系，采用10.5 g TNT厘米级球形炸药球作为爆炸源，在\begin{document}$\varnothing $\end{document} ![]()
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为获得黏土中爆炸成坑体积与耦合地冲击能量的关系，采用10.5 g TNT厘米级球形炸药球作为爆炸源，在
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0120
摘要:
为了控制并预防原油的储存及输运过程中挥发气体造成的安全风险，在20 L球形爆炸容器内开展了由原油中挥发轻烃CH4、C3H8、C2H4构成的三元可燃混合气体的爆炸极限实验，提出并验证了基于Le Chatelier定律及Chemkin中一维层流预混火焰模型预测三元可燃混合气体爆炸极限的方法。结果表明，三元可燃混合气体爆炸极限始终位于三种纯组分的爆炸极限内，随着某一纯组分增加呈现出接近其爆炸极限的趋势。三种纯组分对爆炸上限的影响要明显于爆炸下限，其中C2H4对爆炸上限影响尤为明显。两种预测方法均与实验规律性一致。Le Chatelier定律预测混合气体爆炸下限较准确，但爆炸上限随着C2H4的增加预测偏差增大，修正后偏差明显减小；Chemkin预测爆炸下限虽存在一定偏差，但在实验偏差的允许范围内，故可作为一种预测三元可燃混合气体爆炸下限的新方法。
为了控制并预防原油的储存及输运过程中挥发气体造成的安全风险，在20 L球形爆炸容器内开展了由原油中挥发轻烃CH4、C3H8、C2H4构成的三元可燃混合气体的爆炸极限实验，提出并验证了基于Le Chatelier定律及Chemkin中一维层流预混火焰模型预测三元可燃混合气体爆炸极限的方法。结果表明，三元可燃混合气体爆炸极限始终位于三种纯组分的爆炸极限内，随着某一纯组分增加呈现出接近其爆炸极限的趋势。三种纯组分对爆炸上限的影响要明显于爆炸下限，其中C2H4对爆炸上限影响尤为明显。两种预测方法均与实验规律性一致。Le Chatelier定律预测混合气体爆炸下限较准确，但爆炸上限随着C2H4的增加预测偏差增大，修正后偏差明显减小；Chemkin预测爆炸下限虽存在一定偏差，但在实验偏差的允许范围内，故可作为一种预测三元可燃混合气体爆炸下限的新方法。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0116
摘要:
船体水下近距非接触爆炸产生的破口计算过程复杂，涉及到船体板架、武器装药、爆距方位等诸多因素，工程实践中通常应用经验公式求解。基于舰船遭受定向型战斗部攻击、毁伤面近似垂直于毁伤轴、爆炸过程瞬时发生满足近似能量守恒基本条件，根据爆炸冲击波初始动能与爆炸作用区域结构塑性变形能等量传递的假设，给出了计算方法。考虑了附着加强筋的船体壳板等效厚度对抵御冲击波毁伤的影响，运用爆炸冲击波作用下船体壳板产生的极限应变超过板材动态极限应变导致壳板开裂这一基本原理，设计了两步迭代法计算流程，给出了一种简捷易用的迭代计算表格。针对4种典型装药当量冲击波作用下，5~20 m长度舱段，11 m以内爆炸距离，6 和8 mm两种典型厚度船体壳板遭受爆炸冲击受损情况进行了768组数据计算。引入平面拟合方程，通过判断截平面相似度分析给出了计算方法的适用性判据，探讨了计算参数的适用范围以保证两步迭代法能够客观反映水下近距非接触爆炸的实际破坏效果。结合经验公式计算结果和破损舰船受损实测数据对该方法进行了检验，实践表明：两步迭代法易于工程实践且具有较好的准确性。
船体水下近距非接触爆炸产生的破口计算过程复杂，涉及到船体板架、武器装药、爆距方位等诸多因素，工程实践中通常应用经验公式求解。基于舰船遭受定向型战斗部攻击、毁伤面近似垂直于毁伤轴、爆炸过程瞬时发生满足近似能量守恒基本条件，根据爆炸冲击波初始动能与爆炸作用区域结构塑性变形能等量传递的假设，给出了计算方法。考虑了附着加强筋的船体壳板等效厚度对抵御冲击波毁伤的影响，运用爆炸冲击波作用下船体壳板产生的极限应变超过板材动态极限应变导致壳板开裂这一基本原理，设计了两步迭代法计算流程，给出了一种简捷易用的迭代计算表格。针对4种典型装药当量冲击波作用下，5~20 m长度舱段，11 m以内爆炸距离，6 和8 mm两种典型厚度船体壳板遭受爆炸冲击受损情况进行了768组数据计算。引入平面拟合方程，通过判断截平面相似度分析给出了计算方法的适用性判据，探讨了计算参数的适用范围以保证两步迭代法能够客观反映水下近距非接触爆炸的实际破坏效果。结合经验公式计算结果和破损舰船受损实测数据对该方法进行了检验，实践表明：两步迭代法易于工程实践且具有较好的准确性。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0240
摘要:
不同舱室结构内航空油料的燃爆参数存在差异，为了解和掌握不同结构舱室内航空油料的燃爆危害性，运用CFD（Computational Fluid Dynamics）对不同结构航空油料舱室内的航空油料蒸汽燃爆问题进行了数值模拟。结果表明：密闭航空油料舱中的航空油料蒸汽预混燃爆时，油舱各处压力分布较均匀，无隔板密闭舱室和含不完全分割隔板密闭舱室内航空油料的最大燃爆压力分别为0.76、0.74 MPa，即舱室内的不完全分割隔板对航空油料燃爆时所产生的最大压力无显著影响；隔板等特殊结构的存在使舱室内部产生了气流漩涡，增大了燃料消耗的速率，导致火焰面传播速度及压力上升速率增大，舱室内各处燃料的质量分数由火焰面决定。
不同舱室结构内航空油料的燃爆参数存在差异，为了解和掌握不同结构舱室内航空油料的燃爆危害性，运用CFD（Computational Fluid Dynamics）对不同结构航空油料舱室内的航空油料蒸汽燃爆问题进行了数值模拟。结果表明：密闭航空油料舱中的航空油料蒸汽预混燃爆时，油舱各处压力分布较均匀，无隔板密闭舱室和含不完全分割隔板密闭舱室内航空油料的最大燃爆压力分别为0.76、0.74 MPa，即舱室内的不完全分割隔板对航空油料燃爆时所产生的最大压力无显著影响；隔板等特殊结构的存在使舱室内部产生了气流漩涡，增大了燃料消耗的速率，导致火焰面传播速度及压力上升速率增大，舱室内各处燃料的质量分数由火焰面决定。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0316
摘要:
为探究某新型含铝固体推进剂燃烧特性和规律，在模拟固体发动机的高压条件下，采用可调功率激光器结合高速摄影、发射光谱等光学诊断技术对该新型含铝固体推进剂开展了系统的点火及燃烧过程研究。通过对该推进剂的点火延迟、退移速率、燃烧温度以及团聚物颗粒尺寸的定量测量和分析，明确了该推进剂的点火延迟量级；证实此推进剂的退移速率严格遵循Summerfield燃速公式；判断出其最高燃烧温度高于3 300 K，且随压力增大而升高；通过对燃烧过程中发光凝聚相产物面积的量化分析得出推进剂产物中团聚物粒径尺寸受环境参数的影响规律。
为探究某新型含铝固体推进剂燃烧特性和规律，在模拟固体发动机的高压条件下，采用可调功率激光器结合高速摄影、发射光谱等光学诊断技术对该新型含铝固体推进剂开展了系统的点火及燃烧过程研究。通过对该推进剂的点火延迟、退移速率、燃烧温度以及团聚物颗粒尺寸的定量测量和分析，明确了该推进剂的点火延迟量级；证实此推进剂的退移速率严格遵循Summerfield燃速公式；判断出其最高燃烧温度高于3 300 K，且随压力增大而升高；通过对燃烧过程中发光凝聚相产物面积的量化分析得出推进剂产物中团聚物粒径尺寸受环境参数的影响规律。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0224
摘要:
安全距离是危险品仓库建设和研究中重点关注的问题之一。为减小危险品仓库的安全距离，结合现行规范和危险品仓库建设现状，针对一种由浅埋式库房主体、顶部堆土和钢筋混凝土分配板组成的新型危险品仓库形式开展了3组缩尺模型野外爆炸试验，记录了各组试验的爆炸过程，统计了冲击波超压峰值和爆炸破片的飞散范围，给出了爆炸冲击波的安全距离，分析了分配板、库房强度等因素对冲击波传播和破片飞散的影响。研究表明，这种新型危险品仓库可实现定向泄爆，有效限制库房两侧及后方爆炸冲击波的传播和爆炸破片的飞散，使库房两侧及后方的安全距离最大减小77%；与覆土库相比，库房后方的安全距离可减小约50%。钢筋混凝土分配板是新型危险品仓库的重要组成部分，同无分配板库房相比，最大可使后方安全距离减小80%。与波纹钢库房主体相比，强度较高的钢筋混凝土库房主体可使库房后方的安全距离最大减小38%。
安全距离是危险品仓库建设和研究中重点关注的问题之一。为减小危险品仓库的安全距离，结合现行规范和危险品仓库建设现状，针对一种由浅埋式库房主体、顶部堆土和钢筋混凝土分配板组成的新型危险品仓库形式开展了3组缩尺模型野外爆炸试验，记录了各组试验的爆炸过程，统计了冲击波超压峰值和爆炸破片的飞散范围，给出了爆炸冲击波的安全距离，分析了分配板、库房强度等因素对冲击波传播和破片飞散的影响。研究表明，这种新型危险品仓库可实现定向泄爆，有效限制库房两侧及后方爆炸冲击波的传播和爆炸破片的飞散，使库房两侧及后方的安全距离最大减小77%；与覆土库相比，库房后方的安全距离可减小约50%。钢筋混凝土分配板是新型危险品仓库的重要组成部分，同无分配板库房相比，最大可使后方安全距离减小80%。与波纹钢库房主体相比，强度较高的钢筋混凝土库房主体可使库房后方的安全距离最大减小38%。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0239
摘要:
在炸药爆轰驱动含间隙双层钢飞片情况下，两层钢飞片间的间隙会影响外层飞片的首次、二次入射波波形及强度，进而影响外层飞片自由面速度等。为了更好地认识爆轰加载条件下金属飞片的运动特征，需要深入研究间隙对该动力学过程的影响规律。首先，开展了爆轰驱动含初始间隙双层钢飞片的简化建模及数值模拟，通过模拟与实验结果的对比，验证了简化建模的合理性；然后，对该模型的加载动力学过程进行了深入分析，给出了首次、二次加载的来源；最后，开展了不同间隙厚度对该动力学过程影响的模拟分析研究。自由面速度结果表明，随着间隙厚度由0.1 mm增加至1 mm以上，外层飞片自由面的首次起跳速度峰值先逐渐降低后基本保持恒定、二次起跳速度峰值由逐渐增加至基本不变。动力学分析结果表明，可将不同间隙大小的影响分为两个阶段，其分界判据是在爆轰加载后内层金属飞片是否能够在间隙部位发展为脱体层裂片：在间隙较小的情况下，内层飞片在间隙一侧无法发展为层裂片，在此阶段内，随着间隙厚度的增加，外层飞片的首次加载峰值压力降低、二次加载峰值压力增加；在间隙较大的情况下，内层飞片在间隙一侧可以形成厚度不变、速度稳定的层裂片，在此阶段内，随着间隙厚度的增加，外层飞片的首次加载与二次加载的峰值压力均基本不变，但首次与二次加载之间的时间间隔缩短。研究结果对爆轰驱动含间隙飞片的自由面速度曲线的解读具有指导意义，从而能够更好地认识工程实验中由间隙造成的一些非预期物理现象。
在炸药爆轰驱动含间隙双层钢飞片情况下，两层钢飞片间的间隙会影响外层飞片的首次、二次入射波波形及强度，进而影响外层飞片自由面速度等。为了更好地认识爆轰加载条件下金属飞片的运动特征，需要深入研究间隙对该动力学过程的影响规律。首先，开展了爆轰驱动含初始间隙双层钢飞片的简化建模及数值模拟，通过模拟与实验结果的对比，验证了简化建模的合理性；然后，对该模型的加载动力学过程进行了深入分析，给出了首次、二次加载的来源；最后，开展了不同间隙厚度对该动力学过程影响的模拟分析研究。自由面速度结果表明，随着间隙厚度由0.1 mm增加至1 mm以上，外层飞片自由面的首次起跳速度峰值先逐渐降低后基本保持恒定、二次起跳速度峰值由逐渐增加至基本不变。动力学分析结果表明，可将不同间隙大小的影响分为两个阶段，其分界判据是在爆轰加载后内层金属飞片是否能够在间隙部位发展为脱体层裂片：在间隙较小的情况下，内层飞片在间隙一侧无法发展为层裂片，在此阶段内，随着间隙厚度的增加，外层飞片的首次加载峰值压力降低、二次加载峰值压力增加；在间隙较大的情况下，内层飞片在间隙一侧可以形成厚度不变、速度稳定的层裂片，在此阶段内，随着间隙厚度的增加，外层飞片的首次加载与二次加载的峰值压力均基本不变，但首次与二次加载之间的时间间隔缩短。研究结果对爆轰驱动含间隙飞片的自由面速度曲线的解读具有指导意义，从而能够更好地认识工程实验中由间隙造成的一些非预期物理现象。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0209
摘要:
为进一步提升轻气炮的发射能力，提出采用梯度气体替代单一氢气或氦气作为驱动气体的方法，通过对等直径发射器进行分析，建立了弹丸在梯度气体驱动下的加速运动模型，对比了氖-氦梯度气体驱动与单一氦气驱动的发射能力差异，分析了梯度气体参数对发射性能的影响。结果表明，与单一氦气驱动相比，氖-氦梯度气体驱动能够提升0.4～1.4 km/s的发射速度或降低0.2～0.9 GPa的发射过载；气体的密度和活塞的运动速度对发射速度和过载的影响最大，气体压力和多方气体指数的影响次之；梯度气体中，高密度气体应选择多方气体指数和密度较高的气体（如氖气、氩气等）；梯度气体界面位置（高密度气体占比）对发射速度的影响不大，但高密度气体占比少有利于降低弹底压力。
为进一步提升轻气炮的发射能力，提出采用梯度气体替代单一氢气或氦气作为驱动气体的方法，通过对等直径发射器进行分析，建立了弹丸在梯度气体驱动下的加速运动模型，对比了氖-氦梯度气体驱动与单一氦气驱动的发射能力差异，分析了梯度气体参数对发射性能的影响。结果表明，与单一氦气驱动相比，氖-氦梯度气体驱动能够提升0.4～1.4 km/s的发射速度或降低0.2～0.9 GPa的发射过载；气体的密度和活塞的运动速度对发射速度和过载的影响最大，气体压力和多方气体指数的影响次之；梯度气体中，高密度气体应选择多方气体指数和密度较高的气体（如氖气、氩气等）；梯度气体界面位置（高密度气体占比）对发射速度的影响不大，但高密度气体占比少有利于降低弹底压力。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0210
摘要:
利用传统分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）实验技术来实现试件在较低应变率下的大变形时，需要使用超长的压杆系统，杆件的加工和实验空间限制了该技术的推广应用。鉴于此，提出一种直撞式霍普金森压杆二次加载实验技术，利用透射杆中的应力波在其末端的准刚性壁反射实现对试件的二次加载，并分析了准刚性质量块尺寸对二次加载的影响规律；采用二点波分离方法对叠加的应力波进行了有效分离和计算，在总长4 m的压杆系统中实现了1.2 ms的长历时加载，并可以准确获得试件的加载应变率曲线和应力应变关系。建立了直撞式霍普金森压杆二次加载有限元模型，数值仿真结果表明，该实验技术能有效地实现试件的二次加载，与超长SHPB系统获得的仿真结果相比较，两者的试件应力应变关系完全一致。利用该技术对1100铝合金材料进行动态压缩实验，实现了其在102 s−1量级应变率下的大变形动态力学性能测试。
利用传统分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）实验技术来实现试件在较低应变率下的大变形时，需要使用超长的压杆系统，杆件的加工和实验空间限制了该技术的推广应用。鉴于此，提出一种直撞式霍普金森压杆二次加载实验技术，利用透射杆中的应力波在其末端的准刚性壁反射实现对试件的二次加载，并分析了准刚性质量块尺寸对二次加载的影响规律；采用二点波分离方法对叠加的应力波进行了有效分离和计算，在总长4 m的压杆系统中实现了1.2 ms的长历时加载，并可以准确获得试件的加载应变率曲线和应力应变关系。建立了直撞式霍普金森压杆二次加载有限元模型，数值仿真结果表明，该实验技术能有效地实现试件的二次加载，与超长SHPB系统获得的仿真结果相比较，两者的试件应力应变关系完全一致。利用该技术对1100铝合金材料进行动态压缩实验，实现了其在102 s−1量级应变率下的大变形动态力学性能测试。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0431
摘要:
弹体穿过气-液界面时因密度突变会遭受强冲击载荷，出现结构损伤或破坏。为降低弹体入水的冲击载荷，基于Rabbi降载思想，提出了一种在主弹体前附加前抛体的结构形式。运用S-ALE (structured arbitrary Lagrange-Euler)算法和罚函数流固耦合方法进行空泡形态和弹体运动状态数值模拟，数值模拟结果与弹体入水实验图像吻合，验证了数值模拟算法的有效性；随后z研究了前抛弹体的入水角度、主弹体与前抛体的无量纲入水时间间隔参数、前抛体尺寸、主弹体与前抛体的入水初速度对降载效果的影响。研究结果表明，前抛体垂直入水时存在前抛体和主弹体碰撞现象，不利于降载，甚至可能给主弹体带来更大的载荷；前抛体斜入水时可避免两弹体间的碰撞，具有良好的降载效果，最大降载率可达90%。在此基础上获得了降载效果最佳的无量纲入水时间间隔范围为0.8~0.9，在此范围内主弹体的降载效果随前抛体尺寸的增大和入水初速度增加而提高。
弹体穿过气-液界面时因密度突变会遭受强冲击载荷，出现结构损伤或破坏。为降低弹体入水的冲击载荷，基于Rabbi降载思想，提出了一种在主弹体前附加前抛体的结构形式。运用S-ALE (structured arbitrary Lagrange-Euler)算法和罚函数流固耦合方法进行空泡形态和弹体运动状态数值模拟，数值模拟结果与弹体入水实验图像吻合，验证了数值模拟算法的有效性；随后z研究了前抛弹体的入水角度、主弹体与前抛体的无量纲入水时间间隔参数、前抛体尺寸、主弹体与前抛体的入水初速度对降载效果的影响。研究结果表明，前抛体垂直入水时存在前抛体和主弹体碰撞现象，不利于降载，甚至可能给主弹体带来更大的载荷；前抛体斜入水时可避免两弹体间的碰撞，具有良好的降载效果，最大降载率可达90%。在此基础上获得了降载效果最佳的无量纲入水时间间隔范围为0.8~0.9，在此范围内主弹体的降载效果随前抛体尺寸的增大和入水初速度增加而提高。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0346
摘要:
准确评估战斗部侵彻爆炸作用下混凝土遮弹层的损伤破坏可为防护工程设计提供重要参考。首先基于Karagozian & Case（K&C）模型框架建立了新型混凝土动态损伤本构模型，其中强度面综合考虑了静水压力、Lode角、应变率和损伤；独立描述了拉伸和压缩损伤，并考虑了拉压之间的连续过渡以及剪切变形和体积压缩对损伤的贡献。随后，开展了半无限厚混凝土靶体的105 mm口径弹体侵彻爆炸联合作用试验。进一步通过对上述试验和已有有限厚混凝土靶板的预制孔埋置装药爆炸试验进行数值仿真分析，验证了所建立的本构模型、参数取值和有限元分析方法在描述混凝土动态阻力、损伤演化和开裂行为方面的准确性。最后，确定了SDB、WDB-43/B和BLU-109/B三种典型战斗部以声速侵彻爆炸普通混凝土的临界贯穿和临界震塌厚度。结果表明：SDB、WDB-43/B和BLU-109/B战斗部侵彻爆炸作用下混凝土的临界贯穿厚度分别为1.4、3.4和3.8 m，临界震塌厚度分别为3.6、6.3和8.3 m；由于携带炸药量的差异，不同战斗部侵彻爆炸下的临界贯穿和临界震塌厚度与侵彻深度的比值非定值，相应的比值范围分别为1.49~2.13和2.90~4.66。
准确评估战斗部侵彻爆炸作用下混凝土遮弹层的损伤破坏可为防护工程设计提供重要参考。首先基于Karagozian & Case（K&C）模型框架建立了新型混凝土动态损伤本构模型，其中强度面综合考虑了静水压力、Lode角、应变率和损伤；独立描述了拉伸和压缩损伤，并考虑了拉压之间的连续过渡以及剪切变形和体积压缩对损伤的贡献。随后，开展了半无限厚混凝土靶体的105 mm口径弹体侵彻爆炸联合作用试验。进一步通过对上述试验和已有有限厚混凝土靶板的预制孔埋置装药爆炸试验进行数值仿真分析，验证了所建立的本构模型、参数取值和有限元分析方法在描述混凝土动态阻力、损伤演化和开裂行为方面的准确性。最后，确定了SDB、WDB-43/B和BLU-109/B三种典型战斗部以声速侵彻爆炸普通混凝土的临界贯穿和临界震塌厚度。结果表明：SDB、WDB-43/B和BLU-109/B战斗部侵彻爆炸作用下混凝土的临界贯穿厚度分别为1.4、3.4和3.8 m，临界震塌厚度分别为3.6、6.3和8.3 m；由于携带炸药量的差异，不同战斗部侵彻爆炸下的临界贯穿和临界震塌厚度与侵彻深度的比值非定值，相应的比值范围分别为1.49~2.13和2.90~4.66。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0357
摘要:
绝热剪切带（ASB）的微观组织受试样几何形状的影响。对圆柱、帽形和剪切压缩型三种不同形状的试样进行分离式霍普金森压杆高速冲击试验，研究试样形状对轴承钢绝热剪切带的形成和微观组织的影响。结果表明，在应变率为1800~3100 s-1的范围内，材料对应变率的敏感性很低。圆柱试样呈现明显的应变硬化，而帽形试样和剪切压缩型试样（SCS）在不同应变率下分别出现应变硬化和无应变硬化的特征，但流变应力并未因应变硬化而提高。试样形状对ASB的微观形貌和组织有很大影响。圆柱试样上产生了窄且细长的ASB，只发生了应变诱发的晶粒细化，属于形变ASB；帽形试样和SCS则形成大片状的ASB，由等轴晶组成，且发生了体心立方体（BCC）马氏体转变为面心立方体（FCC）奥氏体的相变，属于相变ASB。尤其是SCS中ASB的等轴晶，有非常清晰的晶界，是典型的动态再结晶晶粒。温升计算结果显示，圆柱试样ASB的温升远低于奥氏体相变温度，而帽形试样和SCS的温升高于马氏体的熔点，导致局部熔融。
绝热剪切带（ASB）的微观组织受试样几何形状的影响。对圆柱、帽形和剪切压缩型三种不同形状的试样进行分离式霍普金森压杆高速冲击试验，研究试样形状对轴承钢绝热剪切带的形成和微观组织的影响。结果表明，在应变率为1800~3100 s-1的范围内，材料对应变率的敏感性很低。圆柱试样呈现明显的应变硬化，而帽形试样和剪切压缩型试样（SCS）在不同应变率下分别出现应变硬化和无应变硬化的特征，但流变应力并未因应变硬化而提高。试样形状对ASB的微观形貌和组织有很大影响。圆柱试样上产生了窄且细长的ASB，只发生了应变诱发的晶粒细化，属于形变ASB；帽形试样和SCS则形成大片状的ASB，由等轴晶组成，且发生了体心立方体（BCC）马氏体转变为面心立方体（FCC）奥氏体的相变，属于相变ASB。尤其是SCS中ASB的等轴晶，有非常清晰的晶界，是典型的动态再结晶晶粒。温升计算结果显示，圆柱试样ASB的温升远低于奥氏体相变温度，而帽形试样和SCS的温升高于马氏体的熔点，导致局部熔融。
, 最新更新时间 , doi: 10.11883/bzycj-2022-0222
摘要:
强爆炸数值模拟的主要挑战在于如何准确地描述爆炸产物状态方程。利用BP神经网络和强爆炸产物状态数据对神经网络产物状态方程进行训练，并将得到的状态方程植入自编的一维球对称数值模拟程序，对强爆炸冲击波参数进行了计算。结果显示，计算得到的冲击波峰值超压、冲击波到时、正压时间与标准值吻合较好，证明将神经网络状态方程应用于强爆炸冲击波数值模拟是可行的。研究结果对确定强爆炸数值模拟方法具有很好的借鉴意义。
强爆炸数值模拟的主要挑战在于如何准确地描述爆炸产物状态方程。利用BP神经网络和强爆炸产物状态数据对神经网络产物状态方程进行训练，并将得到的状态方程植入自编的一维球对称数值模拟程序，对强爆炸冲击波参数进行了计算。结果显示，计算得到的冲击波峰值超压、冲击波到时、正压时间与标准值吻合较好，证明将神经网络状态方程应用于强爆炸冲击波数值模拟是可行的。研究结果对确定强爆炸数值模拟方法具有很好的借鉴意义。
