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doi: 10.11883/bzycj-2025-0040
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随着全球恐怖主义和工业事故的增加，对基础设施在爆炸冲击下的安全性研究变得尤为迫切。试验作为探究材料和结构在爆炸冲击下动力响应和损伤特性的关键手段，其安全、高效、准确的模拟爆炸冲击加载技术成为了该领域的研究热点与挑战。综述了模拟远场爆炸荷载的等效加载试验技术研究进展，包括炸药驱动激波管、高压气体驱动激波管、落锤冲击试验机和液压驱动模拟器等。这些技术在模拟爆炸冲击波方面各有优势和局限性，但都致力于提供一个可控和安全的实验环境，以复现爆炸产生的高速气流和冲击波。通过对比分析，揭示了各种技术在模拟爆炸载...
随着全球恐怖主义和工业事故的增加，对基础设施在爆炸冲击下的安全性研究变得尤为迫切。试验作为探究材料和结构在爆炸冲击下动力响应和损伤特性的关键手段，其安全、高效、准确的模拟爆炸冲击加载技术成为了该领域的研究热点与挑战。综述了模拟远场爆炸荷载的等效加载试验技术研究进展，包括炸药驱动激波管、高压气体驱动激波管、落锤冲击试验机和液压驱动模拟器等。这些技术在模拟爆炸冲击波方面各有优势和局限性，但都致力于提供一个可控和安全的实验环境，以复现爆炸产生的高速气流和冲击波。通过对比分析，揭示了各种技术在模拟爆炸载...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0164
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内凹蜂窝的悬链线增强方法通过同步改善中空结构提升承载、增强负泊松比效应、改善变形模式、利用悬链线结构高承载实现耐撞性的显著提升，在此基础上提出增强内凹蜂窝夹层梁以提升抗弯性能。采用“冲压+粘接”方法分别制造传统、增强内凹蜂窝夹层梁金属样件开展三点弯曲实验，结果显示：悬链线结构通过抑制传统内凹蜂窝侧胞壁绕节点的旋转变形将其初始塑性变形后承载力的下降比例由29.3%降低至6.6%。相较于传统内凹蜂窝夹层梁，等相对密度增强内凹蜂窝夹层梁的最大承载力、能量吸收分别提高26.7%、8.9%。开展参数化研究...
内凹蜂窝的悬链线增强方法通过同步改善中空结构提升承载、增强负泊松比效应、改善变形模式、利用悬链线结构高承载实现耐撞性的显著提升，在此基础上提出增强内凹蜂窝夹层梁以提升抗弯性能。采用“冲压+粘接”方法分别制造传统、增强内凹蜂窝夹层梁金属样件开展三点弯曲实验，结果显示：悬链线结构通过抑制传统内凹蜂窝侧胞壁绕节点的旋转变形将其初始塑性变形后承载力的下降比例由29.3%降低至6.6%。相较于传统内凹蜂窝夹层梁，等相对密度增强内凹蜂窝夹层梁的最大承载力、能量吸收分别提高26.7%、8.9%。开展参数化研究...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0133
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为定量评估缺陷的装药的过载安定性，创新性建立了一种能够同时兼顾高过载压力和宽脉冲的装药过载环境力试验装置系统，测试了不同缺陷的装药载荷特征值，通过量化实验系统对装药载荷特征值的影响规律，建立了装药响应行为与图像灰度的关联机制，引入测试装置转换因子，提出了含缺陷装药的过载安定性评估模型，预测了不同缺陷装药的响应临界压力阈值。结果表明：实验系统能够实现大于1GPa的过载峰值和脉冲宽度大于100μs的高冲量脉冲。随着缺陷的直径增加，加载响应的反应等级显著升高，随着装药缺陷直径由0mm增加到12mm，燃...
为定量评估缺陷的装药的过载安定性，创新性建立了一种能够同时兼顾高过载压力和宽脉冲的装药过载环境力试验装置系统，测试了不同缺陷的装药载荷特征值，通过量化实验系统对装药载荷特征值的影响规律，建立了装药响应行为与图像灰度的关联机制，引入测试装置转换因子，提出了含缺陷装药的过载安定性评估模型，预测了不同缺陷装药的响应临界压力阈值。结果表明：实验系统能够实现大于1GPa的过载峰值和脉冲宽度大于100μs的高冲量脉冲。随着缺陷的直径增加，加载响应的反应等级显著升高，随着装药缺陷直径由0mm增加到12mm，燃...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0146
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为了探究非线性斜交节理岩体中纵波的传播特性，采用理论分析、对比验证、数值计算相结合的方法，首先引用双曲线节理模型，基于应力波与线性节理的交互作用关系，根据叠加原理推导纵波入射非线性斜交节理的传播方程，其次依据文献的入射纵波参数与节理岩体条件，计算透反射系数发现结果非常接近，验证本文理论模型是准确可行的，然后选取δ 函数的辅助函数作为入射纵波，通过参数研究分析纵波波形、持时以及节理刚度对斜交节理岩体中纵波传播特性的影响规律。研究结果表明：δ 函数的辅助函数入射斜交节理时具有明显地幅值降低、幅值时刻滞后...
为了探究非线性斜交节理岩体中纵波的传播特性，采用理论分析、对比验证、数值计算相结合的方法，首先引用双曲线节理模型，基于应力波与线性节理的交互作用关系，根据叠加原理推导纵波入射非线性斜交节理的传播方程，其次依据文献的入射纵波参数与节理岩体条件，计算透反射系数发现结果非常接近，验证本文理论模型是准确可行的，然后选取
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0520
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为了研究翼身融合(Blended Wing Body, BWB)新构型民机的结构坠撞响应，以美国国家航空航天局提出的拉挤杆缝合一体化(Pultruded Rod Stitched Efficient Unitized Structure, PRSEUS)结构为基础，用临界机动载荷（2.5g过载和-1.0g过载）和客舱增压载荷（2倍客舱增压载荷）共3种典型载荷工况作为评估BWB结构强度、刚度的输入条件，建立了一款450座级的BWB民机结构模型。在垂向26 ft/s-30 ft/s的坠撞工况下，进行...
为了研究翼身融合(Blended Wing Body, BWB)新构型民机的结构坠撞响应，以美国国家航空航天局提出的拉挤杆缝合一体化(Pultruded Rod Stitched Efficient Unitized Structure, PRSEUS)结构为基础，用临界机动载荷（2.5g过载和-1.0g过载）和客舱增压载荷（2倍客舱增压载荷）共3种典型载荷工况作为评估BWB结构强度、刚度的输入条件，建立了一款450座级的BWB民机结构模型。在垂向26 ft/s-30 ft/s的坠撞工况下，进行...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0103
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0128
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掌握火灾环境高压储氢气瓶爆炸能量产生、转化及耗散机制对于气瓶爆炸事故后果分析至关重要。本研究以充装氢气和氮气的6.8L-30MPa III型高压气瓶燃爆引发试验为基础，开展气瓶极限承压判据、燃爆动力学行为及威力评估研究。结果表明：火灾可显著削弱气瓶承压性能，气瓶临界爆破压力由常温时的125.1MPa降至火灾时的46.8MPa，承压性能降幅约62.6%。储氢气瓶爆炸呈现典型的物理-化学复合特征，产生直径~9m的火球，冲击波峰值压力在距离爆源2m处达882.47kPa，正压持续时间为168.11ms...
掌握火灾环境高压储氢气瓶爆炸能量产生、转化及耗散机制对于气瓶爆炸事故后果分析至关重要。本研究以充装氢气和氮气的6.8L-30MPa III型高压气瓶燃爆引发试验为基础，开展气瓶极限承压判据、燃爆动力学行为及威力评估研究。结果表明：火灾可显著削弱气瓶承压性能，气瓶临界爆破压力由常温时的125.1MPa降至火灾时的46.8MPa，承压性能降幅约62.6%。储氢气瓶爆炸呈现典型的物理-化学复合特征，产生直径~9m的火球，冲击波峰值压力在距离爆源2m处达882.47kPa，正压持续时间为168.11ms...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0039
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基于激光驱动方式建立了一种面向金属粉末的冲击压缩特性研究技术。通过靶型优化设计和实验验证，在实现冲击波加载特性调控的同时，解决了粉末材料无固定几何形状对测量带来的技术困难；在靶结构中采用局部镀膜的方法，解决了粘胶对石英标准材料厚度测量的影响，保证了数据的真实性。利用三维CT成像技术表征实验用靶的装配质量，通过靶物理设计和改进装配方法获得了满足激光驱动金属粉末压缩特性研究的微型靶，实现了不同初始密度的研制。实验数据一致性较好，与独立计算的WEOS模拟结果吻合度好且能有效的区分不同初始密度下的数据趋...
基于激光驱动方式建立了一种面向金属粉末的冲击压缩特性研究技术。通过靶型优化设计和实验验证，在实现冲击波加载特性调控的同时，解决了粉末材料无固定几何形状对测量带来的技术困难；在靶结构中采用局部镀膜的方法，解决了粘胶对石英标准材料厚度测量的影响，保证了数据的真实性。利用三维CT成像技术表征实验用靶的装配质量，通过靶物理设计和改进装配方法获得了满足激光驱动金属粉末压缩特性研究的微型靶，实现了不同初始密度的研制。实验数据一致性较好，与独立计算的WEOS模拟结果吻合度好且能有效的区分不同初始密度下的数据趋...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0324
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摘要：基于霍普金森压杆技术，采用新设计的微型纯Ⅰ型断裂试样和配套夹具提出了针对陶瓷材料的新型动态断裂测试方法，试样的起裂时间由应变片法测得。对氧化铝陶瓷开展了不同加载速率下的动态断裂实验，采用实验-数值方法得到了材料的Ⅰ型动态应力强度因子曲线及动态断裂韧性。随着加载速率从0.45TPa·m1/2·s-1提高到1.83TPa·m1/2·s-1，氧化铝陶瓷的Ⅰ型动态断裂韧性值由8.39TPa·m1/2增加至15.76TPa·m1/2，而起裂时间则随着加载速率的增加而不断减小。由断口分析可知，随着加载...
摘要：基于霍普金森压杆技术，采用新设计的微型纯Ⅰ型断裂试样和配套夹具提出了针对陶瓷材料的新型动态断裂测试方法，试样的起裂时间由应变片法测得。对氧化铝陶瓷开展了不同加载速率下的动态断裂实验，采用实验-数值方法得到了材料的Ⅰ型动态应力强度因子曲线及动态断裂韧性。随着加载速率从0.45TPa·m1/2·s-1提高到1.83TPa·m1/2·s-1，氧化铝陶瓷的Ⅰ型动态断裂韧性值由8.39TPa·m1/2增加至15.76TPa·m1/2，而起裂时间则随着加载速率的增加而不断减小。由断口分析可知，随着加载...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0441
PDF(49)
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该文对钢筋混凝土(RC)墩柱在侧向冲击荷载作用下的动力响应和损伤程度评估进行研究。采用显式动力分析软件LS-DYNA建立RC墩柱侧向冲击的精细化有限元模型，基于RC墩柱侧向冲击试验，验证了有限元模型的有效性。探讨了冲击速度、冲击质量、冲击位置和墩柱轴压比对RC墩柱的动力响应和损伤演变的影响规律。基于剩余承载力和残余位移，提出相对残余位移和相对剩余承载力指标，确定了RC墩柱发生轻度损伤、中度损伤、重度损伤和倒塌对应的相对剩余承载力值，并建立了不同冲击位置和墩柱轴压比下相对残余位移和相对剩余承载力的...
该文对钢筋混凝土(RC)墩柱在侧向冲击荷载作用下的动力响应和损伤程度评估进行研究。采用显式动力分析软件LS-DYNA建立RC墩柱侧向冲击的精细化有限元模型，基于RC墩柱侧向冲击试验，验证了有限元模型的有效性。探讨了冲击速度、冲击质量、冲击位置和墩柱轴压比对RC墩柱的动力响应和损伤演变的影响规律。基于剩余承载力和残余位移，提出相对残余位移和相对剩余承载力指标，确定了RC墩柱发生轻度损伤、中度损伤、重度损伤和倒塌对应的相对剩余承载力值，并建立了不同冲击位置和墩柱轴压比下相对残余位移和相对剩余承载力的...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0050
PDF(35)
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为获取铱合金高温动态拉伸力学性能，利用改进的分离式霍普金森拉杆对铱合金进行了103/s应变率下室温、600℃、900℃和1100℃拉伸实验，基于大电流加热实现了板状小尺寸铱合金试样快速加热和冷接触时间精准控制。实验研究结果发现，当温度从室温上升到900℃时，铱合金拉伸强度略有下降，延性略有上升，表现出脆性断裂特性，但当温度上升至1100℃时，铱合金拉伸强度出现了大幅度下降且延性出现了大幅度上升，表现出延性断裂特性。基于铱合金试样宏微观断裂形貌表征，对其变形机理进行了阐明。随着温度升高，铱合金变形...
为获取铱合金高温动态拉伸力学性能，利用改进的分离式霍普金森拉杆对铱合金进行了103/s应变率下室温、600℃、900℃和1100℃拉伸实验，基于大电流加热实现了板状小尺寸铱合金试样快速加热和冷接触时间精准控制。实验研究结果发现，当温度从室温上升到900℃时，铱合金拉伸强度略有下降，延性略有上升，表现出脆性断裂特性，但当温度上升至1100℃时，铱合金拉伸强度出现了大幅度下降且延性出现了大幅度上升，表现出延性断裂特性。基于铱合金试样宏微观断裂形貌表征，对其变形机理进行了阐明。随着温度升高，铱合金变形...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0125
PDF(19)
摘要:
层状岩体在受到爆破等冲击荷载作用后，极易造成层理结构面开裂甚至发生大面积塌方破坏，工程中常采用锚杆或锚索对其进行锚固支护。本研究对无锚、端锚、半锚及全锚层理砂岩进行动态冲击试验研究，分析了不同锚固方式对层状砂岩动态力学特性、能量耗散规律及破裂分形特征的影响。研究结果表明：无锚试样强度随层理倾角增大，曲线表现先减小后增大，呈“V”型特征，试样在锚固后，强度得到明显提高，随锚固长度增大，曲线向倒“V”型特征转化；从能量方面来看，四类试样透射能变化规律均与强度变化规律相似，随层理倾角增大，反射能曲线呈...
层状岩体在受到爆破等冲击荷载作用后，极易造成层理结构面开裂甚至发生大面积塌方破坏，工程中常采用锚杆或锚索对其进行锚固支护。本研究对无锚、端锚、半锚及全锚层理砂岩进行动态冲击试验研究，分析了不同锚固方式对层状砂岩动态力学特性、能量耗散规律及破裂分形特征的影响。研究结果表明：无锚试样强度随层理倾角增大，曲线表现先减小后增大，呈“V”型特征，试样在锚固后，强度得到明显提高，随锚固长度增大，曲线向倒“V”型特征转化；从能量方面来看，四类试样透射能变化规律均与强度变化规律相似，随层理倾角增大，反射能曲线呈...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0101
PDF(66)
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点阵力学超材料具有轻质、可设计和抗冲击方面的优点，在航空航天等许多领域得到了广泛的应用。本文设计了一种米字型点阵力学超材料，采用选择性激光熔化技术制备了米字型点阵力学超材料试样，开展了落锤冲击试验和有限元数值模拟，研究了低速冲击载荷作用下点阵力学超材料的动态压溃行为和能量吸收机理，分析了冲击速度对米字型点阵力学超材料变形模式和能量吸收特性的影响规律。研究结果表明：冲击速度对米字型点阵力学超材料的变形模式有较大影响，在较低冲击速度下点阵力学超材料的变形模式与准静态压缩下的变形模式相似，均以剪切带周...
点阵力学超材料具有轻质、可设计和抗冲击方面的优点，在航空航天等许多领域得到了广泛的应用。本文设计了一种米字型点阵力学超材料，采用选择性激光熔化技术制备了米字型点阵力学超材料试样，开展了落锤冲击试验和有限元数值模拟，研究了低速冲击载荷作用下点阵力学超材料的动态压溃行为和能量吸收机理，分析了冲击速度对米字型点阵力学超材料变形模式和能量吸收特性的影响规律。研究结果表明：冲击速度对米字型点阵力学超材料的变形模式有较大影响，在较低冲击速度下点阵力学超材料的变形模式与准静态压缩下的变形模式相似，均以剪切带周...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0452
PDF(37)
摘要:
燃爆抑制技术可有效降低事故后果，是可燃气体燃爆安全防护技术的重要环节。作为抑爆装置的核心组成，抑制剂性能的优劣可直接影响抑制系统的可靠性。本文聚焦国内外学者在燃爆抑制领域的研究成果，对粉体抑制剂及其抑制机理进行了系统性的总结和分析。基于组成方式不同，本文将抑制粉体分为单组分和复配粉体，其中单组分抑制粉体又可根据抑制机理的差异，分为活性粉体和惰性粉体。在文献综述部分，本文按照“粉体材料总体介绍——相关实验和理论研究——抑制机理归纳总结”的结构顺序进行评述。本文结尾对现有研究存在的问题进行总结并对未...
燃爆抑制技术可有效降低事故后果，是可燃气体燃爆安全防护技术的重要环节。作为抑爆装置的核心组成，抑制剂性能的优劣可直接影响抑制系统的可靠性。本文聚焦国内外学者在燃爆抑制领域的研究成果，对粉体抑制剂及其抑制机理进行了系统性的总结和分析。基于组成方式不同，本文将抑制粉体分为单组分和复配粉体，其中单组分抑制粉体又可根据抑制机理的差异，分为活性粉体和惰性粉体。在文献综述部分，本文按照“粉体材料总体介绍——相关实验和理论研究——抑制机理归纳总结”的结构顺序进行评述。本文结尾对现有研究存在的问题进行总结并对未...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0045
PDF(24)
摘要:
煤尘爆炸因其强大的破坏力和广泛的致灾范围成为煤矿最严重的事故之一。为分析瞬态爆炸反应过程中多因素耦合效应对煤尘爆炸强度的影响，采用Box-Behnken试验设计方法共进行了45组20L球形爆炸试验，观察了煤尘浓度(A)、煤尘粒径(B)、煤挥发分(C)、点火能量(D)和点火延迟(E)5个因素耦合作用下煤尘爆炸强度的宏观特征。通过测量压力变化来监控爆炸过程，并从压力-时间曲线确定最大爆炸压力(响应值Y1)及其上升速率(响应值Y2)。使用Design-Expert软件分析实验结果，以建立响应值Y1和Y...
煤尘爆炸因其强大的破坏力和广泛的致灾范围成为煤矿最严重的事故之一。为分析瞬态爆炸反应过程中多因素耦合效应对煤尘爆炸强度的影响，采用Box-Behnken试验设计方法共进行了45组20L球形爆炸试验，观察了煤尘浓度(A)、煤尘粒径(B)、煤挥发分(C)、点火能量(D)和点火延迟(E)5个因素耦合作用下煤尘爆炸强度的宏观特征。通过测量压力变化来监控爆炸过程，并从压力-时间曲线确定最大爆炸压力(响应值Y1)及其上升速率(响应值Y2)。使用Design-Expert软件分析实验结果，以建立响应值Y1和Y...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0048
PDF(25)
摘要:
煤制氢是煤炭能源低碳转型的有效方案，针对煤制氢通入天然气管网大规模输送过程中安全问题，研究了非预混二氧化碳（Carbon dioxide，CO2）喷射下掺氢天然气爆炸特性的影响。自主设计并搭建了爆炸实验平台，系统探究非预混CO2的喷射压力（0 ~ 1.00 MPa）和喷射时间（0 ~ 180 ms，喷射早于点火开启的时间）对爆炸火焰传播行为和压力特性的影响规律。结果表明：非预混CO2喷射显著影响甲烷/氢气/空气预混气爆炸行为。CO2喷射会引起湍流效应导致火焰褶皱和结构改变，从而增加火焰传播速度和...
煤制氢是煤炭能源低碳转型的有效方案，针对煤制氢通入天然气管网大规模输送过程中安全问题，研究了非预混二氧化碳（Carbon dioxide，CO2）喷射下掺氢天然气爆炸特性的影响。自主设计并搭建了爆炸实验平台，系统探究非预混CO2的喷射压力（0 ~ 1.00 MPa）和喷射时间（0 ~ 180 ms，喷射早于点火开启的时间）对爆炸火焰传播行为和压力特性的影响规律。结果表明：非预混CO2喷射显著影响甲烷/氢气/空气预混气爆炸行为。CO2喷射会引起湍流效应导致火焰褶皱和结构改变，从而增加火焰传播速度和...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0092
PDF(53)
摘要:
为揭示水下接触爆炸气泡脉动特性的变化规律，弥补现有理论对接触爆炸工况研究的不足，研究基于不可压缩无粘流体假设，建立了刚性壁面接触爆炸的半球形气泡动力学模型，推导了气泡最大半径、初始半径以及脉动周期与自由场参数的定量关系。理论分析表明，接触爆炸气泡最大半径、初始半径及脉动周期为自由场工况的1.26倍（理论比例系数）。采用LS-DYNA软件对0.3g TNT装药的水下爆炸进行数值模拟，结果显示接触爆炸工况下气泡最大半径和脉动周期分别为自由场的1.22倍和1.20倍，模拟值与理论预测误差小于10%。进...
为揭示水下接触爆炸气泡脉动特性的变化规律，弥补现有理论对接触爆炸工况研究的不足，研究基于不可压缩无粘流体假设，建立了刚性壁面接触爆炸的半球形气泡动力学模型，推导了气泡最大半径、初始半径以及脉动周期与自由场参数的定量关系。理论分析表明，接触爆炸气泡最大半径、初始半径及脉动周期为自由场工况的1.26倍（理论比例系数）。采用LS-DYNA软件对0.3g TNT装药的水下爆炸进行数值模拟，结果显示接触爆炸工况下气泡最大半径和脉动周期分别为自由场的1.22倍和1.20倍，模拟值与理论预测误差小于10%。进...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0474
PDF(44)
摘要:
混凝土管道在我国南水北调等重大输水工程中广泛应用，但山区埋地管道易受落石冲击引发泄漏事故。为探究地面混凝土垫层的防护机制，本研究通过全尺寸企口式混凝土管道落石冲击现场试验（埋深2m）结合DH8302动态应变系统与LS-DYNA数值模拟精细化建模，揭示了管道动应变分布规律及垫层参数的影响机制。研究结果表明：在埋深2m的工况下，受落石冲击时，管身裂缝失稳扩展更易导致企口式混凝土管道发生泄漏；管身峰值拉应变随垫层厚度与强度增大呈非线性减小，垫层厚度需超过临界值（15cm）方可显著耗能，且存在强度最优区...
混凝土管道在我国南水北调等重大输水工程中广泛应用，但山区埋地管道易受落石冲击引发泄漏事故。为探究地面混凝土垫层的防护机制，本研究通过全尺寸企口式混凝土管道落石冲击现场试验（埋深2m）结合DH8302动态应变系统与LS-DYNA数值模拟精细化建模，揭示了管道动应变分布规律及垫层参数的影响机制。研究结果表明：在埋深2m的工况下，受落石冲击时，管身裂缝失稳扩展更易导致企口式混凝土管道发生泄漏；管身峰值拉应变随垫层厚度与强度增大呈非线性减小，垫层厚度需超过临界值（15cm）方可显著耗能，且存在强度最优区...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0023
PDF(47)
摘要:
针对细长薄壁弹冲击下的高强钢-混凝土复合结构厚度极限计算问题，本文开展了细长薄壁弹冲击复合靶试验，基于试验结果分析了复合结构防护机理和弹体结构的破坏模式。在原有厚度极限计算模型的基础上，考虑了弹体结构强度这一关键因素，进而提出了新的厚度极限计算模型，并对相关参数经验性进行了讨论。研究结果表明：高强钢-混凝土复合结构的防护机理在于高强钢提供材料强度，混凝土背板提供支撑刚度，二者优势互补；由于细长薄壁弹体在冲击过程中易发生压缩胀裂破坏，计算模型必须考虑弹体结构强度对冲击效应的影响；复合结构的设计需同...
针对细长薄壁弹冲击下的高强钢-混凝土复合结构厚度极限计算问题，本文开展了细长薄壁弹冲击复合靶试验，基于试验结果分析了复合结构防护机理和弹体结构的破坏模式。在原有厚度极限计算模型的基础上，考虑了弹体结构强度这一关键因素，进而提出了新的厚度极限计算模型，并对相关参数经验性进行了讨论。研究结果表明：高强钢-混凝土复合结构的防护机理在于高强钢提供材料强度，混凝土背板提供支撑刚度，二者优势互补；由于细长薄壁弹体在冲击过程中易发生压缩胀裂破坏，计算模型必须考虑弹体结构强度对冲击效应的影响；复合结构的设计需同...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0332
PDF(42)
摘要:
为探究水下接触和近场爆炸下沉箱码头的毁伤机理和荷载特性，基于沉箱码头缩尺模型试验，采用有限元数值模拟开展对比研究，分析了沉箱码头内冲击波荷载传播、衰减规律以及沉箱码头的破坏过程和毁伤机理。研究结果表明：水下接触和近场爆炸下，沉箱码头的毁伤区域、破坏特征基本一致，毁伤程度随爆距的增加而降低，码头迎爆外墙和迎爆侧面板为主要破坏区域，沉箱码头侧墙和仓格内纵横隔墙轻微损伤，沉箱码头毁伤特征在水下爆炸冲击波阶段基本形成，完成时间略大于冲击波在沉箱码头内传播时长的2倍；水下接触和近场爆炸下沉箱码头内冲击波在...
为探究水下接触和近场爆炸下沉箱码头的毁伤机理和荷载特性，基于沉箱码头缩尺模型试验，采用有限元数值模拟开展对比研究，分析了沉箱码头内冲击波荷载传播、衰减规律以及沉箱码头的破坏过程和毁伤机理。研究结果表明：水下接触和近场爆炸下，沉箱码头的毁伤区域、破坏特征基本一致，毁伤程度随爆距的增加而降低，码头迎爆外墙和迎爆侧面板为主要破坏区域，沉箱码头侧墙和仓格内纵横隔墙轻微损伤，沉箱码头毁伤特征在水下爆炸冲击波阶段基本形成，完成时间略大于冲击波在沉箱码头内传播时长的2倍；水下接触和近场爆炸下沉箱码头内冲击波在...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0428
PDF(52)
摘要:
冲击波作用下建筑表面载荷分布直接影响建筑破坏模式及程度。为深入研究触地爆下建筑表面冲击波载荷分布规律，首先开展了实验室环境下精细化爆缩比实验，获取了球形炸药触地爆下缩比建筑模型表面测点冲击波压力时间曲线，得到了不同工况下冲击波特征参数分布规律；随后发展了冲击波传播数值仿真方法，并使用缩比实验数据对仿真方法进行校核，通过数值方法重点对建筑背爆面载荷分布及冲击波历程进行分析；最后发展了基于冲击波时程分析和叠加法则的理论分析方法，得到了建筑背爆面载荷分布的量化分析模型，并利用仿真结果进行验证。研究结果...
冲击波作用下建筑表面载荷分布直接影响建筑破坏模式及程度。为深入研究触地爆下建筑表面冲击波载荷分布规律，首先开展了实验室环境下精细化爆缩比实验，获取了球形炸药触地爆下缩比建筑模型表面测点冲击波压力时间曲线，得到了不同工况下冲击波特征参数分布规律；随后发展了冲击波传播数值仿真方法，并使用缩比实验数据对仿真方法进行校核，通过数值方法重点对建筑背爆面载荷分布及冲击波历程进行分析；最后发展了基于冲击波时程分析和叠加法则的理论分析方法，得到了建筑背爆面载荷分布的量化分析模型，并利用仿真结果进行验证。研究结果...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0503
PDF(39)
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为了满足对爆炸产生的压力荷载进行准确快速预测的需求，本文提出了一项基于图神经网络（Graph Neural Network，GNN）的爆炸压力时空分布预测人工智能模型。利用开源软件blastFoam进行计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）仿真，并通过网格重映射技术，以空间六面体网格划分为基础，将物理状态信息编写到节点特征中，以此将计算结果转化为标准的图格式数据，并由此分别建立了一个TNT自由场爆炸数据集和一个TNT密闭空间内爆炸数据集。将GNN模型分...
为了满足对爆炸产生的压力荷载进行准确快速预测的需求，本文提出了一项基于图神经网络（Graph Neural Network，GNN）的爆炸压力时空分布预测人工智能模型。利用开源软件blastFoam进行计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）仿真，并通过网格重映射技术，以空间六面体网格划分为基础，将物理状态信息编写到节点特征中，以此将计算结果转化为标准的图格式数据，并由此分别建立了一个TNT自由场爆炸数据集和一个TNT密闭空间内爆炸数据集。将GNN模型分...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0118
PDF(44)
摘要:
液氧爆破是一种利用快速相变和体积膨胀效应产生高压气体以实现岩石破碎的新型气体致裂技术。针对液氧相变爆破核心机理不明确、膨胀过程不清晰、吸收剂材料的影响机制不可控等特点，开展了不同吸收剂材料的液氧药包爆破全过程研究。构建了液氧药包爆破实验系统，采用高速相机对不同吸收剂液氧药包爆破实验进行跟踪拍摄。通过图片处理软件对药包点燃至完全起爆时间的差异以及爆破过程进行了分析。结果表明：不同吸收剂材料的结构特征及其燃烧特性对液氧爆破全过程具有决定性作用，具体表现为：纤维状吸收剂因液氧存储能力弱且燃烧速率慢，导...
液氧爆破是一种利用快速相变和体积膨胀效应产生高压气体以实现岩石破碎的新型气体致裂技术。针对液氧相变爆破核心机理不明确、膨胀过程不清晰、吸收剂材料的影响机制不可控等特点，开展了不同吸收剂材料的液氧药包爆破全过程研究。构建了液氧药包爆破实验系统，采用高速相机对不同吸收剂液氧药包爆破实验进行跟踪拍摄。通过图片处理软件对药包点燃至完全起爆时间的差异以及爆破过程进行了分析。结果表明：不同吸收剂材料的结构特征及其燃烧特性对液氧爆破全过程具有决定性作用，具体表现为：纤维状吸收剂因液氧存储能力弱且燃烧速率慢，导...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0493
PDF(40)
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为安全运输和储存极易燃爆的可燃气体，必须采取防控手段。泄爆作为一种防控其爆炸危害性的有效途径，为提高泄爆手段的效率性和安全性，推动泄爆外流场二次爆炸的进一步研究，分析了国内外可燃气体爆炸与泄爆的研究现状，总结了近20年来可燃气体泄爆的理论和取得的成果。多年研究表明，可燃气体爆炸特性已形成系统性的研究，为可燃气体泄爆特性研究提供了数据支持。对泄爆引起的内、外流场爆炸参数和火焰发展变化进行了详细研究，发现内、外流场压力波与火焰波之间的耦合作用下加剧了泄爆的危害性，基于研究结果对泄爆的效果进行了评价。...
为安全运输和储存极易燃爆的可燃气体，必须采取防控手段。泄爆作为一种防控其爆炸危害性的有效途径，为提高泄爆手段的效率性和安全性，推动泄爆外流场二次爆炸的进一步研究，分析了国内外可燃气体爆炸与泄爆的研究现状，总结了近20年来可燃气体泄爆的理论和取得的成果。多年研究表明，可燃气体爆炸特性已形成系统性的研究，为可燃气体泄爆特性研究提供了数据支持。对泄爆引起的内、外流场爆炸参数和火焰发展变化进行了详细研究，发现内、外流场压力波与火焰波之间的耦合作用下加剧了泄爆的危害性，基于研究结果对泄爆的效果进行了评价。...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0461
PDF(33)
摘要:
为提升装甲的抗冲击防护效能，开展陶瓷与新型TWIP钢复合结构的抗冲击性能研究。通过一级轻气炮实验、微观结构表征与数值模拟，研究了碳化硅陶瓷与TWIP钢复合结构在高速冲击载荷下的层裂强度，变形机制和损伤特性。实验结果表明，复合结构在层裂强度和应变率方面相较于纯TWIP钢分别有22.76%和7.09%的提高，复合结构的层裂程度较弱，裂纹和微孔洞数量较少，显示出更好的抗冲击性能。微观分析揭示了材料在冲击载荷下的损伤机制，包括微孔洞的形成、聚集和主裂纹的形成。采用LS/DYNA数值模拟对此类复合结构的抗...
为提升装甲的抗冲击防护效能，开展陶瓷与新型TWIP钢复合结构的抗冲击性能研究。通过一级轻气炮实验、微观结构表征与数值模拟，研究了碳化硅陶瓷与TWIP钢复合结构在高速冲击载荷下的层裂强度，变形机制和损伤特性。实验结果表明，复合结构在层裂强度和应变率方面相较于纯TWIP钢分别有22.76%和7.09%的提高，复合结构的层裂程度较弱，裂纹和微孔洞数量较少，显示出更好的抗冲击性能。微观分析揭示了材料在冲击载荷下的损伤机制，包括微孔洞的形成、聚集和主裂纹的形成。采用LS/DYNA数值模拟对此类复合结构的抗...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0514
PDF(41)
摘要:
在近几年的地区性局部冲突中，随着军事技术的不断发展各种新型武器装备和大口径弹药被广泛使用，因此由爆炸冲击波引发的人员颅脑损伤占比大幅提升。由于爆炸冲击波性脑损伤涉及多种损伤类型及复杂作用机制，为尽快探求爆炸冲击波作用下人员颅脑损伤情况，评价个体装备防护效果，亟待建立一套科学、合理的颅脑损伤综合评价方法。本文依据爆炸冲击波人体颅脑“短时”和“长时”致伤效应，依托具有中国人体尺寸特征的高仿真物理假人模型及传感器系统，在激波管测试环境下通过模拟不同强冲击环境，系统测量了假人模型头部表面超压、质心加速度...
在近几年的地区性局部冲突中，随着军事技术的不断发展各种新型武器装备和大口径弹药被广泛使用，因此由爆炸冲击波引发的人员颅脑损伤占比大幅提升。由于爆炸冲击波性脑损伤涉及多种损伤类型及复杂作用机制，为尽快探求爆炸冲击波作用下人员颅脑损伤情况，评价个体装备防护效果，亟待建立一套科学、合理的颅脑损伤综合评价方法。本文依据爆炸冲击波人体颅脑“短时”和“长时”致伤效应，依托具有中国人体尺寸特征的高仿真物理假人模型及传感器系统，在激波管测试环境下通过模拟不同强冲击环境，系统测量了假人模型头部表面超压、质心加速度...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0108
PDF(74)
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为研究混凝土靶体损伤对弹体侵彻性能的影响，基于空腔膨胀理论，完善了弹体侵彻预损伤混凝土半经验模型，采用前级射流、后级动能弹体对混凝土靶进行了连续侵彻试验，获得了影响弹体侵彻预损伤混凝土性能的关键因素，结合预损伤混凝土靶体中混凝土材料强度变化关系，分析了弹靶参数对弹体二次侵彻性能的影响规律。结果表明：靶体预损伤对弹体侵彻深度的增益效果由开坑体积差及混凝土损伤共同影响，且混凝土损伤为主要影响因素；当靶体内存在有限长损伤区，靶体开孔直径是弹体直径的0.3~0.5倍时，靶体损伤对弹体侵彻深度增益最为明显...
为研究混凝土靶体损伤对弹体侵彻性能的影响，基于空腔膨胀理论，完善了弹体侵彻预损伤混凝土半经验模型，采用前级射流、后级动能弹体对混凝土靶进行了连续侵彻试验，获得了影响弹体侵彻预损伤混凝土性能的关键因素，结合预损伤混凝土靶体中混凝土材料强度变化关系，分析了弹靶参数对弹体二次侵彻性能的影响规律。结果表明：靶体预损伤对弹体侵彻深度的增益效果由开坑体积差及混凝土损伤共同影响，且混凝土损伤为主要影响因素；当靶体内存在有限长损伤区，靶体开孔直径是弹体直径的0.3~0.5倍时，靶体损伤对弹体侵彻深度增益最为明显...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0067
PDF(29)
摘要:
有关锂离子电池热失控(LIBTR)环境建构物的泄爆面积计算方法目前尚不明确。利用8L柱形爆炸测试装置通过设置10.5mm、15mm、21.2mm、30mm和60mm五种泄放口径，模拟探究了LIBTR环境建构物的泄爆规律。结果显示：锂离子电池热失控释放气体（BVG）的泄爆压力Pred高于BVG-石墨粉杂混物的Pred，可以不考虑热失控喷出的固体颗粒的影响；Pred随泄放口径的增大呈指数衰减、与泄爆装置开启压力Pstat呈对数增长关系；结合规范得到了涉及锂离子电池建构物的泄爆面积计算公式，并给出了常...
有关锂离子电池热失控(LIBTR)环境建构物的泄爆面积计算方法目前尚不明确。利用8L柱形爆炸测试装置通过设置10.5mm、15mm、21.2mm、30mm和60mm五种泄放口径，模拟探究了LIBTR环境建构物的泄爆规律。结果显示：锂离子电池热失控释放气体（BVG）的泄爆压力Pred高于BVG-石墨粉杂混物的Pred，可以不考虑热失控喷出的固体颗粒的影响；Pred随泄放口径的增大呈指数衰减、与泄爆装置开启压力Pstat呈对数增长关系；结合规范得到了涉及锂离子电池建构物的泄爆面积计算公式，并给出了常...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0385
PDF(76)
摘要:
岩石等脆性材料在爆炸荷载作用下裂纹扩展行为通常难以捕捉。基于爆破损伤理论，利用PMMA脆性材料透明特性进行爆破模型试验，借助高速摄影技术和CT扫描系统深入探究爆破荷载作用下动态断裂行为和三维裂纹演化规律，结合三维扫描技术揭示裂纹三维形态和形貌特征。结果表明：在多段爆破能量持续作用下，脆性材料的裂纹存在多次激发扩展的情况；爆炸冲击波产生的初始裂纹密度高，呈“鱼鳞状”集中于炮孔周围。爆生气体驱动产生的二次裂纹密度低，呈“耳状”或“匕首状”向外扩展；随着距离增加，裂纹面形貌从“崎岖”向“微波”过渡，平...
岩石等脆性材料在爆炸荷载作用下裂纹扩展行为通常难以捕捉。基于爆破损伤理论，利用PMMA脆性材料透明特性进行爆破模型试验，借助高速摄影技术和CT扫描系统深入探究爆破荷载作用下动态断裂行为和三维裂纹演化规律，结合三维扫描技术揭示裂纹三维形态和形貌特征。结果表明：在多段爆破能量持续作用下，脆性材料的裂纹存在多次激发扩展的情况；爆炸冲击波产生的初始裂纹密度高，呈“鱼鳞状”集中于炮孔周围。爆生气体驱动产生的二次裂纹密度低，呈“耳状”或“匕首状”向外扩展；随着距离增加，裂纹面形貌从“崎岖”向“微波”过渡，平...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0041
PDF(91)
摘要:
随着超高速武器的飞速发展，开展超高速武器战斗部侵彻混凝土遮弹层效能分析对于新建和已建防护结构的设计与安全评估具有重要意义。针对AGM-183A超高速武器战斗部打击普通强度混凝土（NSC）、超高性能混凝土（UHPC）和刚玉块石混凝土（CRC）三种典型遮弹层问题，首先通过对比钢/钨合金弹体侵彻三种靶体试验和数值仿真结果，验证有限元仿真分析方法中数值算法、网格尺寸和材料模型参数取值等的可靠性；然后基于侵彻深度和弹体残余长度等效的网格过渡策略，建立了适用于原型工况分析的数值仿真分析方法，最后对AGM-1...
随着超高速武器的飞速发展，开展超高速武器战斗部侵彻混凝土遮弹层效能分析对于新建和已建防护结构的设计与安全评估具有重要意义。针对AGM-183A超高速武器战斗部打击普通强度混凝土（NSC）、超高性能混凝土（UHPC）和刚玉块石混凝土（CRC）三种典型遮弹层问题，首先通过对比钢/钨合金弹体侵彻三种靶体试验和数值仿真结果，验证有限元仿真分析方法中数值算法、网格尺寸和材料模型参数取值等的可靠性；然后基于侵彻深度和弹体残余长度等效的网格过渡策略，建立了适用于原型工况分析的数值仿真分析方法，最后对AGM-1...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0072
PDF(51)
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本研究提出将负泊松比结构与超高韧性水泥基复合材料(ultra-high toughness cementitious composites, UHTCC)结合以提升防爆墙的抗爆性能，并通过爆炸试验与数值模拟相结合的方法，研究分析负泊松比靶板的抗爆性能，证明UHTCC负泊松比靶板的抗爆性能优越性。首先，利用混凝土3D打印技术实现负泊松比结构建造，并通过靶板接触爆炸试验结果验证有限元模型的可靠性。在此基础上，利用该有限元模型模拟分析了靶板材料、结构、胞元内凹角及实心层厚度占比等因素对接触爆炸下结构破...
本研究提出将负泊松比结构与超高韧性水泥基复合材料(ultra-high toughness cementitious composites, UHTCC)结合以提升防爆墙的抗爆性能，并通过爆炸试验与数值模拟相结合的方法，研究分析负泊松比靶板的抗爆性能，证明UHTCC负泊松比靶板的抗爆性能优越性。首先，利用混凝土3D打印技术实现负泊松比结构建造，并通过靶板接触爆炸试验结果验证有限元模型的可靠性。在此基础上，利用该有限元模型模拟分析了靶板材料、结构、胞元内凹角及实心层厚度占比等因素对接触爆炸下结构破...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0071
PDF(73)
摘要:
为了研究内部爆炸荷载作用下钢筋混凝土单房间的抗爆性能，全尺寸钢筋混凝土单房间建筑物被设计并建造，其尺寸为4m×4m×3m，并在房间内几何中心放置3kgTNT进行内爆炸试验，分析单房间结构的损伤特征。此外，结合LS-DYNA软件对钢筋混凝土单房间结构进行不同炸药当量的数值仿真，研究了单房间建筑物的损伤过程和冲击波传播规律，并且基于试验和模拟结果，使用无量纲加权参数Dr划分了单房间结构的破坏模式。研究表明：3kg炸药在房间结构几何中心爆炸时，单房间结构出现顶板鼓包的现象，顶板边缘出现长条形破口，门口...
为了研究内部爆炸荷载作用下钢筋混凝土单房间的抗爆性能，全尺寸钢筋混凝土单房间建筑物被设计并建造，其尺寸为4m×4m×3m，并在房间内几何中心放置3kgTNT进行内爆炸试验，分析单房间结构的损伤特征。此外，结合LS-DYNA软件对钢筋混凝土单房间结构进行不同炸药当量的数值仿真，研究了单房间建筑物的损伤过程和冲击波传播规律，并且基于试验和模拟结果，使用无量纲加权参数Dr划分了单房间结构的破坏模式。研究表明：3kg炸药在房间结构几何中心爆炸时，单房间结构出现顶板鼓包的现象，顶板边缘出现长条形破口，门口...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0443
PDF(33)
摘要:
超临界CO2相变破岩是冲击波与高压气体协同作用下的动态破坏过程。为深入探究多孔同步激发及地应力耦合条件下的超临界CO2相变破岩机制，针对CO2现场破岩实际工况，基于薄壁圆筒理论解析了单孔初始破岩压力，结合一维爆生气体膨胀理论，构建了地应力作用下多孔冲击波与高压气体联合破岩半径预测模型，并开展现场多孔CO2相变破岩试验进行了对比验证。结果表明，当致裂管埋深较浅时，地应力对岩体应力分布的影响较为微弱；当单孔压力一致时，致裂孔数量越多，各孔的叠加峰值应力越大，且在垂直于测试孔布置方向，各孔的峰值应力均...
超临界CO2相变破岩是冲击波与高压气体协同作用下的动态破坏过程。为深入探究多孔同步激发及地应力耦合条件下的超临界CO2相变破岩机制，针对CO2现场破岩实际工况，基于薄壁圆筒理论解析了单孔初始破岩压力，结合一维爆生气体膨胀理论，构建了地应力作用下多孔冲击波与高压气体联合破岩半径预测模型，并开展现场多孔CO2相变破岩试验进行了对比验证。结果表明，当致裂管埋深较浅时，地应力对岩体应力分布的影响较为微弱；当单孔压力一致时，致裂孔数量越多，各孔的叠加峰值应力越大，且在垂直于测试孔布置方向，各孔的峰值应力均...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0483
PDF(40)
摘要:
氟聚物基活性材料作为一种高效毁伤的含能材料，当其在高速侵彻目标的强动载荷下，通过终点动能侵彻和内爆效应的双重毁伤机理的联合作用，能够实现对目标的结构毁伤。因材料密度与强度偏低，氟聚物基活性材料的应用范围受限，本文提出一种“核壳”式复合的新型活性破片结构，其具有与PTFE/Al/CF/W粉活性破片相同的相对密度。通过活性破片侵彻间隔靶的毁伤试验，采用自编的源程序对数据进行自动处理，提取靶板的穿孔面积、变形容积以及反应光强等特征量，并以此作为毁伤判据对不同结构活性破片在不同约束情况下的毁伤效应进行对...
氟聚物基活性材料作为一种高效毁伤的含能材料，当其在高速侵彻目标的强动载荷下，通过终点动能侵彻和内爆效应的双重毁伤机理的联合作用，能够实现对目标的结构毁伤。因材料密度与强度偏低，氟聚物基活性材料的应用范围受限，本文提出一种“核壳”式复合的新型活性破片结构，其具有与PTFE/Al/CF/W粉活性破片相同的相对密度。通过活性破片侵彻间隔靶的毁伤试验，采用自编的源程序对数据进行自动处理，提取靶板的穿孔面积、变形容积以及反应光强等特征量，并以此作为毁伤判据对不同结构活性破片在不同约束情况下的毁伤效应进行对...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0060
PDF(70)
摘要:
钢筋混凝土（RC）棚洞是山区公路和铁路设施抗落石冲击的有效原位防护手段，利用LS-DYNA商用有限元软件开展了落石冲击无垫层、铺设600mm和1200mm厚砂垫层以及1200mm厚砂-发泡聚乙烯泡沫（EPE）复合缓冲垫层的原型框架T梁式RC棚洞损伤破坏评估的精细化数值模拟分析。首先，建立了落石（质量：1t~30t，速度：10m/s~57m/s）冲击沪昆铁路某原型框架T梁式RC棚洞的精细化有限元模型。其次，通过对比落锤（石）冲击无垫层、带砂和EPE垫层RC板试验中的落石冲击力、加速度和侵入深度时程...
钢筋混凝土（RC）棚洞是山区公路和铁路设施抗落石冲击的有效原位防护手段，利用LS-DYNA商用有限元软件开展了落石冲击无垫层、铺设600mm和1200mm厚砂垫层以及1200mm厚砂-发泡聚乙烯泡沫（EPE）复合缓冲垫层的原型框架T梁式RC棚洞损伤破坏评估的精细化数值模拟分析。首先，建立了落石（质量：1t~30t，速度：10m/s~57m/s）冲击沪昆铁路某原型框架T梁式RC棚洞的精细化有限元模型。其次，通过对比落锤（石）冲击无垫层、带砂和EPE垫层RC板试验中的落石冲击力、加速度和侵入深度时程...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0062
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为探究薄壁椭球壳在局部冲击载荷作用下的变形特征，开展了实验和数值模拟研究。利用轻气枪开展弹丸冲击实验，采用三维数字图像相关技术记录变形过程，得到了圆柱弹丸以不同初始冲击速度作用下椭球壳的全局变形形貌以及中心凹陷深度和凹陷边界。在弹丸冲击椭球壳的数值模拟中，重点研究了3种曲率半径变化对椭球壳凹陷深度、凹陷长短轴的影响规律，通过量纲分析方法得出了无量纲变形特征所依赖的主要无量纲自变量，通过参数敏感性分析消减影响较小的参数，在保持相同材料、弹体尺寸与壳体厚度同一缩比时，得到了无量纲变形特征与3种曲率半...
为探究薄壁椭球壳在局部冲击载荷作用下的变形特征，开展了实验和数值模拟研究。利用轻气枪开展弹丸冲击实验，采用三维数字图像相关技术记录变形过程，得到了圆柱弹丸以不同初始冲击速度作用下椭球壳的全局变形形貌以及中心凹陷深度和凹陷边界。在弹丸冲击椭球壳的数值模拟中，重点研究了3种曲率半径变化对椭球壳凹陷深度、凹陷长短轴的影响规律，通过量纲分析方法得出了无量纲变形特征所依赖的主要无量纲自变量，通过参数敏感性分析消减影响较小的参数，在保持相同材料、弹体尺寸与壳体厚度同一缩比时，得到了无量纲变形特征与3种曲率半...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0435
PDF(36)
摘要:
多航行体水下发射过程中，航行体处于复杂多变的流场环境，其运动弹道偏转不仅受初始速度、横流等条件的影响，还受多体间相互干扰效应的制约。为研究多体水下发射的空泡演化与弹道干扰特性，基于重叠网格技术与有限体积法，结合六自由度运动模型，建立了多体水下发射数值仿真模型，系统分析了空间排列方式、发射速度及横流对弹道偏转的影响机制。研究结果表明：（1）空间排列方式对弹道偏移的影响较小，实际应用中可采用等边三角形排列以优化发射空间利用率；（2）发射速度增大时，航行体尾涡干扰加剧，流场扰动显著增强，导致弹道间相互...
多航行体水下发射过程中，航行体处于复杂多变的流场环境，其运动弹道偏转不仅受初始速度、横流等条件的影响，还受多体间相互干扰效应的制约。为研究多体水下发射的空泡演化与弹道干扰特性，基于重叠网格技术与有限体积法，结合六自由度运动模型，建立了多体水下发射数值仿真模型，系统分析了空间排列方式、发射速度及横流对弹道偏转的影响机制。研究结果表明：（1）空间排列方式对弹道偏移的影响较小，实际应用中可采用等边三角形排列以优化发射空间利用率；（2）发射速度增大时，航行体尾涡干扰加剧，流场扰动显著增强，导致弹道间相互...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0027
PDF(23)
摘要:
约束爆炸准静态压力热力学模型可有效描述压力随当量体积比m/V的变化，并可基于物质组分、温度结果进一步导出气体绝热系数等物理量。然而，基于炸药爆轰和燃烧方程建立的不考虑反应平衡的热力学模型结果在反应产物中有碳单质析出后与美国UFC 3-340-02结构抗爆规范中的准静态压力曲线表现出偏差，且已有研究缺乏对TNT约束爆炸准静态压力热力学模型中各结果物理量考虑反应平衡必要性的论述。为探究反应平衡对热力学模型计算结果的影响，首先基于等容过程的能量守恒方程及固体碳析出现象，修正了不考虑反应平衡的热力学模型...
约束爆炸准静态压力热力学模型可有效描述压力随当量体积比m/V的变化，并可基于物质组分、温度结果进一步导出气体绝热系数等物理量。然而，基于炸药爆轰和燃烧方程建立的不考虑反应平衡的热力学模型结果在反应产物中有碳单质析出后与美国UFC 3-340-02结构抗爆规范中的准静态压力曲线表现出偏差，且已有研究缺乏对TNT约束爆炸准静态压力热力学模型中各结果物理量考虑反应平衡必要性的论述。为探究反应平衡对热力学模型计算结果的影响，首先基于等容过程的能量守恒方程及固体碳析出现象，修正了不考虑反应平衡的热力学模型...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0058
PDF(20)
摘要:
针对恶劣海况下动态海缆及其保护套与风机平台摩擦和碰撞导致的断裂问题，以具有高弹性、高缓冲性能的EVA泡沫和橡胶为主体材料，设计了一种抗多次冲击复合防护层。采用万能试验机和落锤，开展了不同加载条件下多种相对密度的EVA泡沫材料的力学性能实验，揭示了相对密度、应变率和多次加载对材料能量吸收特性的影响规律。基于EVA泡沫材料单位体积吸能率与待吸收的动态海缆动能之间的匹配关系，讨论并确定最佳的防护层厚度尺寸，进而制作了复合防护层测试样件。随后，通过落锤冲击实验对复合防护层在单次冲击和多次冲击条件下的缓冲...
针对恶劣海况下动态海缆及其保护套与风机平台摩擦和碰撞导致的断裂问题，以具有高弹性、高缓冲性能的EVA泡沫和橡胶为主体材料，设计了一种抗多次冲击复合防护层。采用万能试验机和落锤，开展了不同加载条件下多种相对密度的EVA泡沫材料的力学性能实验，揭示了相对密度、应变率和多次加载对材料能量吸收特性的影响规律。基于EVA泡沫材料单位体积吸能率与待吸收的动态海缆动能之间的匹配关系，讨论并确定最佳的防护层厚度尺寸，进而制作了复合防护层测试样件。随后，通过落锤冲击实验对复合防护层在单次冲击和多次冲击条件下的缓冲...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0053
PDF(40)
摘要:
为研究约束条件对CL-20基PBX炸药非冲击点火后反应特性的影响，设计了一种可变约束的点火试验装置，结合高速摄像机和压力传感器，对不同约束条件下CL-20基PBX炸药反应剧烈程度、反应压力增长和空气冲击波超压进行分析。进一步与其完全爆轰空气超压峰值对比，分析了约束条件与炸药装药反应度之间的关系。研究结果表明，CL-20基PBX炸药约束条件下非冲击点火反应过程分为反应压力缓慢增长和反应压力快速增长两个阶段，随着约束强度增大，两个反应阶段区分逐渐不明显。约束条件对炸药装药的反应度影响显著，当壳厚为6...
为研究约束条件对CL-20基PBX炸药非冲击点火后反应特性的影响，设计了一种可变约束的点火试验装置，结合高速摄像机和压力传感器，对不同约束条件下CL-20基PBX炸药反应剧烈程度、反应压力增长和空气冲击波超压进行分析。进一步与其完全爆轰空气超压峰值对比，分析了约束条件与炸药装药反应度之间的关系。研究结果表明，CL-20基PBX炸药约束条件下非冲击点火反应过程分为反应压力缓慢增长和反应压力快速增长两个阶段，随着约束强度增大，两个反应阶段区分逐渐不明显。约束条件对炸药装药的反应度影响显著，当壳厚为6...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0333
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为研究冲击波加载下含空穴液体炸药硝基甲烷的起爆过程，提出了一种基于水平集方法的欧拉多介质计算方法。采用反应欧拉方程组作为控制方程，通过水平集方法追踪化学反应混合物与空穴之间的界面。为提高计算方法的鲁棒性，在界面附近的计算单元内应用修正的虚拟流体方法，将多介质问题转化成单介质问题。对于这两种流体，均采用高阶加权本质无振荡（Weighted Essentially Non-Oscillatory, WENO）有限差分方法计算单元边界的数值通量，使得模拟结果具有高可靠性。由于Jones-Wilkins...
为研究冲击波加载下含空穴液体炸药硝基甲烷的起爆过程，提出了一种基于水平集方法的欧拉多介质计算方法。采用反应欧拉方程组作为控制方程，通过水平集方法追踪化学反应混合物与空穴之间的界面。为提高计算方法的鲁棒性，在界面附近的计算单元内应用修正的虚拟流体方法，将多介质问题转化成单介质问题。对于这两种流体，均采用高阶加权本质无振荡（Weighted Essentially Non-Oscillatory, WENO）有限差分方法计算单元边界的数值通量，使得模拟结果具有高可靠性。由于Jones-Wilkins...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0273
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预应力钢筋混凝土（RC）T型梁桥在公路桥梁中较为常见，爆炸袭击后的桥面损伤多以破口形式存在并影响其通行能力，但已有桥梁爆炸损伤评估研究主要关注RC梁桥墩柱与主梁的炸后残余承载力，缺乏更为直观且快速判断桥梁通行能力的损伤评估方法。对此，本文以预应力RC T型梁桥桥面板经爆炸荷载作用后的破口尺寸为损伤指标，基于数值模拟与多元非线性回归分析开展桥面损伤快速评估研究。结果表明：通过比较爆炸作用下的桥面板破口横向尺寸，发现混凝土强度的影响较小，而爆炸位置、桥面厚度、横隔板间距、TNT当量和比例爆距等参数影...
预应力钢筋混凝土（RC）T型梁桥在公路桥梁中较为常见，爆炸袭击后的桥面损伤多以破口形式存在并影响其通行能力，但已有桥梁爆炸损伤评估研究主要关注RC梁桥墩柱与主梁的炸后残余承载力，缺乏更为直观且快速判断桥梁通行能力的损伤评估方法。对此，本文以预应力RC T型梁桥桥面板经爆炸荷载作用后的破口尺寸为损伤指标，基于数值模拟与多元非线性回归分析开展桥面损伤快速评估研究。结果表明：通过比较爆炸作用下的桥面板破口横向尺寸，发现混凝土强度的影响较小，而爆炸位置、桥面厚度、横隔板间距、TNT当量和比例爆距等参数影...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0042
PDF(7)
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样本容量稀疏和不确定度无法消除是制约多物理属性爆轰试验研究的障碍。流形上的概率学习(probability learning on manifold, PLoM)方法通过结合耗散映射与Itô投影采样技术，生成满足爆轰机理的丰富样本，进而实现试验不确定度量化。首先，对具有多物理属性的高能钝感炸药PBX9502的试验样本进行尺度变换。接着利用主成分分析对尺度矩阵规范化处理，构造训练集。然后，采用改进的多维Gauss核密度估计法，标定训练集对应的随机矩阵的概率测度。同时，利用耗散映射提取基于训练集的非...
样本容量稀疏和不确定度无法消除是制约多物理属性爆轰试验研究的障碍。流形上的概率学习(probability learning on manifold, PLoM)方法通过结合耗散映射与Itô投影采样技术，生成满足爆轰机理的丰富样本，进而实现试验不确定度量化。首先，对具有多物理属性的高能钝感炸药PBX9502的试验样本进行尺度变换。接着利用主成分分析对尺度矩阵规范化处理，构造训练集。然后，采用改进的多维Gauss核密度估计法，标定训练集对应的随机矩阵的概率测度。同时，利用耗散映射提取基于训练集的非...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0488
PDF(35)
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圆板结构在多次爆炸载荷下的响应问题具有重要的工程意义，目前对此问题有较多试验与仿真研究，但从理论模型出发的研究尚缺少。本文针对圆板在多次爆炸载荷下位移响应的理论解开展研究，从基于膜理论的能量方程出发，将多次爆炸载荷简化为多次线性衰减脉冲，对第一次加载引起的位移场采用线性近似，对第二次加载后的位移场采用二次函数近似，同时考虑了应变率强化效应与多次加载硬化效应对材料流动应力的影响，给出了多次爆炸载荷下圆板位移响应的理论解。开展圆板二次、三次爆炸仿真，发现理论解对于二次爆炸中点位移预测值与仿真值误差主...
圆板结构在多次爆炸载荷下的响应问题具有重要的工程意义，目前对此问题有较多试验与仿真研究，但从理论模型出发的研究尚缺少。本文针对圆板在多次爆炸载荷下位移响应的理论解开展研究，从基于膜理论的能量方程出发，将多次爆炸载荷简化为多次线性衰减脉冲，对第一次加载引起的位移场采用线性近似，对第二次加载后的位移场采用二次函数近似，同时考虑了应变率强化效应与多次加载硬化效应对材料流动应力的影响，给出了多次爆炸载荷下圆板位移响应的理论解。开展圆板二次、三次爆炸仿真，发现理论解对于二次爆炸中点位移预测值与仿真值误差主...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0471
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建筑外爆威力场的准确预测对于工程结构毁伤评估和抗爆设计至关重要。传统经验公式由于未能充分考虑环境因素的复杂性，其预测精度往往受到限制；数值仿真能提供较为精准的超压荷载参数，但在处理大规模城市场景时效率低下，难以满足快速毁伤评估的需求。针对这一难题，本文创新性构建了一种基于图神经网络（GNN）的爆炸威力场预测模型，旨在直接利用建筑的几何特征，实现对其表面的爆炸峰值超压、峰值冲量及冲击波到达时间等三维物理场的快速精准预测。通过与数值仿真结果的对比验证，模型展现出了卓越的预测性能：对不同几何结构的单体...
建筑外爆威力场的准确预测对于工程结构毁伤评估和抗爆设计至关重要。传统经验公式由于未能充分考虑环境因素的复杂性，其预测精度往往受到限制；数值仿真能提供较为精准的超压荷载参数，但在处理大规模城市场景时效率低下，难以满足快速毁伤评估的需求。针对这一难题，本文创新性构建了一种基于图神经网络（GNN）的爆炸威力场预测模型，旨在直接利用建筑的几何特征，实现对其表面的爆炸峰值超压、峰值冲量及冲击波到达时间等三维物理场的快速精准预测。通过与数值仿真结果的对比验证，模型展现出了卓越的预测性能：对不同几何结构的单体...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0407
PDF(30)
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为探索某大口径模块装药火炮内弹道过程中，火药床堆积分布对膛内起始压力波三维空间特性的影响，建立了模块装药的三维气固两相燃烧动力学模型，通过对不同药盒端盖初始破口大小的工况进行仿真计算，研究膛内复杂气固两相反应流场特性，分析了不同工况下药床的空间分布对膛内起始压力波特性的影响。研究结果表明，药盒端盖初始破口角度由0°增大至120°，则药粒飞散、沉降后，近膛底侧与近弹底侧区域的药粒占比差距由12.2%减少至0.6%，弹底与膛底间初始负压差的绝对值由1.62MPa下降至0.76MPa；弹丸启动时间由2...
为探索某大口径模块装药火炮内弹道过程中，火药床堆积分布对膛内起始压力波三维空间特性的影响，建立了模块装药的三维气固两相燃烧动力学模型，通过对不同药盒端盖初始破口大小的工况进行仿真计算，研究膛内复杂气固两相反应流场特性，分析了不同工况下药床的空间分布对膛内起始压力波特性的影响。研究结果表明，药盒端盖初始破口角度由0°增大至120°，则药粒飞散、沉降后，近膛底侧与近弹底侧区域的药粒占比差距由12.2%减少至0.6%，弹底与膛底间初始负压差的绝对值由1.62MPa下降至0.76MPa；弹丸启动时间由2...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0401
PDF(17)
摘要:
车载炮射击时，炮口冲击波作用下产生的驾驶室结构振动会引起驾驶室内流场扰动，由此产生的内流场超压是威胁驾驶室内人员与设备安全的主要因素之一。为探究不同驾驶室支撑条件对车载炮驾驶室内流场超压的影响，以某外贸型号装备为对象：建立了车载炮极限射击工况下、从炮口至驾驶室内部的炮口冲击波传播全路径数值模型；开展了涵盖驾驶室外、内流场超压与驾驶室结构加速度等数据采集的系统性验证试验。基于经验证的数值模型，对8种不同支撑条件下驾驶室的结构响应及内流场超压进行了仿真计算，结果表明：虽然驾驶室内不同空间对支撑条件变...
车载炮射击时，炮口冲击波作用下产生的驾驶室结构振动会引起驾驶室内流场扰动，由此产生的内流场超压是威胁驾驶室内人员与设备安全的主要因素之一。为探究不同驾驶室支撑条件对车载炮驾驶室内流场超压的影响，以某外贸型号装备为对象：建立了车载炮极限射击工况下、从炮口至驾驶室内部的炮口冲击波传播全路径数值模型；开展了涵盖驾驶室外、内流场超压与驾驶室结构加速度等数据采集的系统性验证试验。基于经验证的数值模型，对8种不同支撑条件下驾驶室的结构响应及内流场超压进行了仿真计算，结果表明：虽然驾驶室内不同空间对支撑条件变...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0436
PDF(66)
摘要:
深部资源开采与利用过程中的共性科学基础是深部岩石力学理论，准确掌握研究深部岩石动态力学性能，不仅有助于深入理解地球内部的地质过程和演化，还为深部矿产、能源的有效开采提供理论依据。本研究以三维霍普金森杆实验结果为基准，以某煤矿下白砂岩作为研究对象，采用三种典型岩石本构模型（RHT本构模型（Riedel-Hiermaier-Thoma，RHT）、HJC本构模型（Holmquist-Johnson-Cook，HJC）、CSCM本构模型（Clay-Structure-Coupling-Model，CSC...
深部资源开采与利用过程中的共性科学基础是深部岩石力学理论，准确掌握研究深部岩石动态力学性能，不仅有助于深入理解地球内部的地质过程和演化，还为深部矿产、能源的有效开采提供理论依据。本研究以三维霍普金森杆实验结果为基准，以某煤矿下白砂岩作为研究对象，采用三种典型岩石本构模型（RHT本构模型（Riedel-Hiermaier-Thoma，RHT）、HJC本构模型（Holmquist-Johnson-Cook，HJC）、CSCM本构模型（Clay-Structure-Coupling-Model，CSC...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0024
PDF(43)
摘要:
为了研究超高速侵彻下金属蜂窝管约束混凝土结构的抗侵彻性能，利用二级轻气炮开展了1500 m/s附近弹体侵彻试验，使用物质点法模拟侵彻过程并对靶体和弹体参数的合理性进行了验证，并利用该方法研究了蜂窝管壁厚、高度、直径和材料等参数对靶体抗侵彻性能的影响规律。数值仿真表明：物质点法可以准确模拟高速侵彻过程，模拟结果与实验误差小于10%；通过正交分析得到的影响侵深的因素依次为：蜂窝管特征管深、特征内径、特征壁厚、材料；影响开坑半径的因素依次为蜂窝管特征壁厚、特征管深、材料、特征内径。对于本文所采用的弹体...
为了研究超高速侵彻下金属蜂窝管约束混凝土结构的抗侵彻性能，利用二级轻气炮开展了1500 m/s附近弹体侵彻试验，使用物质点法模拟侵彻过程并对靶体和弹体参数的合理性进行了验证，并利用该方法研究了蜂窝管壁厚、高度、直径和材料等参数对靶体抗侵彻性能的影响规律。数值仿真表明：物质点法可以准确模拟高速侵彻过程，模拟结果与实验误差小于10%；通过正交分析得到的影响侵深的因素依次为：蜂窝管特征管深、特征内径、特征壁厚、材料；影响开坑半径的因素依次为蜂窝管特征壁厚、特征管深、材料、特征内径。对于本文所采用的弹体...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0486
PDF(57)
摘要:
为研究温压炸药隧道内爆炸冲击波传播规律和火团热效应，基于OpenFOAM开展温压炸药隧道内爆炸数值模拟，与温压炸药隧道内爆炸试验数据对比验证数值模拟精度，研究沿隧道轴线距离、炸药质量对爆炸冲击波传播特性及火团热效应的影响。研究结果表明：相同装药质量条件下，沿隧道轴线距离大于1/3倍隧道等效圆直径时，爆炸冲击波超压峰值衰减规律和平面波形成距离不随沿隧道轴线距离变化而变化；冲击波平面波形成后，冲量随沿隧道轴线距离的增加先增加后不变。沿隧道轴线相同距离处爆炸，冲击波形成平面波距离随炸药质量的增加而增大...
为研究温压炸药隧道内爆炸冲击波传播规律和火团热效应，基于OpenFOAM开展温压炸药隧道内爆炸数值模拟，与温压炸药隧道内爆炸试验数据对比验证数值模拟精度，研究沿隧道轴线距离、炸药质量对爆炸冲击波传播特性及火团热效应的影响。研究结果表明：相同装药质量条件下，沿隧道轴线距离大于1/3倍隧道等效圆直径时，爆炸冲击波超压峰值衰减规律和平面波形成距离不随沿隧道轴线距离变化而变化；冲击波平面波形成后，冲量随沿隧道轴线距离的增加先增加后不变。沿隧道轴线相同距离处爆炸，冲击波形成平面波距离随炸药质量的增加而增大...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0298
PDF(47)
摘要:
在军事行动、工业事故等爆炸事件中，爆炸冲击波引起的头部损伤已成为主要致伤形式之一，而爆炸载荷下头部的损伤机理及损伤阈值尚不明确。本文对头部在不同药量及不同传播介质的损伤机理进行了研究。首先，基于欧拉-拉格朗日耦合的方法建立了爆炸冲击波-头部流固耦合模型并对其有效性进行验证；分别从颅骨与脑组织压力、加速度和频率等方面对头部动态响应过程进行了分析。研究发现，爆炸冲击波正面作用于头部时，头部组织均发生高频振动，振动频率可达7kHz，前额骨和脑组织受冲击加速度先大后小并且颅内压呈周期性变化。在水下，额叶...
在军事行动、工业事故等爆炸事件中，爆炸冲击波引起的头部损伤已成为主要致伤形式之一，而爆炸载荷下头部的损伤机理及损伤阈值尚不明确。本文对头部在不同药量及不同传播介质的损伤机理进行了研究。首先，基于欧拉-拉格朗日耦合的方法建立了爆炸冲击波-头部流固耦合模型并对其有效性进行验证；分别从颅骨与脑组织压力、加速度和频率等方面对头部动态响应过程进行了分析。研究发现，爆炸冲击波正面作用于头部时，头部组织均发生高频振动，振动频率可达7kHz，前额骨和脑组织受冲击加速度先大后小并且颅内压呈周期性变化。在水下，额叶...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0300
PDF(32)
摘要:
爆炸冲击波具有鲜明的特征参数，在实验复现时具有难度大、可重复性差的问题。而大型激波管的构建为解决这一问题提供低成本、高效率的实验平台，且能规避小尺度缩尺实验中由于尺寸效应造成的实验结果不准确。应用大型激波管产生不同种类冲击加载的具体驱动方法仍值得深入研究。其中，利用大型激波管氢氧爆轰模拟爆炸波的可行性问题，已由中国科学院力学研究所基于大型激波风洞进行的大量实验研究加以论证，但目前仍然缺乏利用大型激波管直接模拟炸药爆炸冲击波形的研究。因此，进行大型激波管内氢氧爆轰驱动方式下冲击波生成与传播过程的数...
爆炸冲击波具有鲜明的特征参数，在实验复现时具有难度大、可重复性差的问题。而大型激波管的构建为解决这一问题提供低成本、高效率的实验平台，且能规避小尺度缩尺实验中由于尺寸效应造成的实验结果不准确。应用大型激波管产生不同种类冲击加载的具体驱动方法仍值得深入研究。其中，利用大型激波管氢氧爆轰模拟爆炸波的可行性问题，已由中国科学院力学研究所基于大型激波风洞进行的大量实验研究加以论证，但目前仍然缺乏利用大型激波管直接模拟炸药爆炸冲击波形的研究。因此，进行大型激波管内氢氧爆轰驱动方式下冲击波生成与传播过程的数...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0455
PDF(49)
摘要:
为了选择适合水中大距离非接触性侵彻毁伤的聚能装药结构，针对爆炸成型弹丸（explosively formed projectile, EFP）、杆式射流（jetting projectile charge, JPC）、聚能射流（shaped charge jet, JET）三种典型聚能装药结构，开展了不同侵彻体入水前、着靶前、穿靶后的速度测试及对水中双层间隔靶的侵彻试验。建立了靶前水介质长度在0~100 cm时的水中侵彻数值计算模型，分析了不同靶前水介质长度对侵彻过程中侵彻体和前向冲击波到达时序...
为了选择适合水中大距离非接触性侵彻毁伤的聚能装药结构，针对爆炸成型弹丸（explosively formed projectile, EFP）、杆式射流（jetting projectile charge, JPC）、聚能射流（shaped charge jet, JET）三种典型聚能装药结构，开展了不同侵彻体入水前、着靶前、穿靶后的速度测试及对水中双层间隔靶的侵彻试验。建立了靶前水介质长度在0~100 cm时的水中侵彻数值计算模型，分析了不同靶前水介质长度对侵彻过程中侵彻体和前向冲击波到达时序...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0411
PDF(33)
摘要:
针对车辆爆炸防护结构优化中数据来源匮乏、代理模型精度低、优化效率低和可靠性不足的问题，提出了一种数据增广方法结合半监督回归的数据驱动方法。通过改进对抗生成网络（GAN），提出了GDE-WGAN；分别采用GDE-WGAN、高斯模型、最优拉丁超立方方法，并结合半监督支持向量回归，对原始数据集进行增广，通过对比不同方法的数据增广效果，验证了GDE-WGAN的可行性与优越性；通过多目标优化分别求解数据增广前后代理模型的最优解，并通过有限元仿真验证比较。研究表明，GDE-WGAN结合半监督回归的方法可以显...
针对车辆爆炸防护结构优化中数据来源匮乏、代理模型精度低、优化效率低和可靠性不足的问题，提出了一种数据增广方法结合半监督回归的数据驱动方法。通过改进对抗生成网络（GAN），提出了GDE-WGAN；分别采用GDE-WGAN、高斯模型、最优拉丁超立方方法，并结合半监督支持向量回归，对原始数据集进行增广，通过对比不同方法的数据增广效果，验证了GDE-WGAN的可行性与优越性；通过多目标优化分别求解数据增广前后代理模型的最优解，并通过有限元仿真验证比较。研究表明，GDE-WGAN结合半监督回归的方法可以显...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0365
PDF(50)
摘要:
地应力显著影响岩体爆破裂纹的扩展行为和分布特征，导致深部岩体超/欠挖等问题。本文基于弹性力学理论建立了地应力下岩体预裂爆破理论模型，通过Laplace变换和数值反演的方法分析了爆炸应力波的衰减规律，讨论了地应力对岩体预裂爆破应力场分布的影响。此外，采用显式动力学有限元方法模拟了静水压力和非静水压力条件下岩体预裂爆破的压力演化过程和裂纹扩展行为，并通过Hough变换的方法定量表征了爆炸裂纹的分布特征。研究结果表明：深部岩体预裂爆破成缝困难主要是由于地应力削弱了爆炸引起的切向拉应力作用，孔间岩体质点...
地应力显著影响岩体爆破裂纹的扩展行为和分布特征，导致深部岩体超/欠挖等问题。本文基于弹性力学理论建立了地应力下岩体预裂爆破理论模型，通过Laplace变换和数值反演的方法分析了爆炸应力波的衰减规律，讨论了地应力对岩体预裂爆破应力场分布的影响。此外，采用显式动力学有限元方法模拟了静水压力和非静水压力条件下岩体预裂爆破的压力演化过程和裂纹扩展行为，并通过Hough变换的方法定量表征了爆炸裂纹的分布特征。研究结果表明：深部岩体预裂爆破成缝困难主要是由于地应力削弱了爆炸引起的切向拉应力作用，孔间岩体质点...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0446
PDF(18)
摘要:
针对舰船结构舱内爆炸响应试验，船用特种钢材价格昂贵，极大增加试验成本，故由此开展舱内爆炸响应试验中普通钢材替代特种钢材的等效性研究。为确定不同材料靶板之间的等效关系，基于靶板结构中心点变形相似原则，考虑靶板不破的情况下，采用量纲分析的方法，提出靶板材料等效替换方法。运用有限元分析软件ATUODYN对封闭空间内爆炸载荷作用在921A钢、907A钢、Q235钢、Q355钢四种不同型号钢制靶板过程进行数值仿真，得到计算结果与试验结果最大误差值为5.6%，验证了数值仿真方法的正确性。通过对数值仿真计算得...
针对舰船结构舱内爆炸响应试验，船用特种钢材价格昂贵，极大增加试验成本，故由此开展舱内爆炸响应试验中普通钢材替代特种钢材的等效性研究。为确定不同材料靶板之间的等效关系，基于靶板结构中心点变形相似原则，考虑靶板不破的情况下，采用量纲分析的方法，提出靶板材料等效替换方法。运用有限元分析软件ATUODYN对封闭空间内爆炸载荷作用在921A钢、907A钢、Q235钢、Q355钢四种不同型号钢制靶板过程进行数值仿真，得到计算结果与试验结果最大误差值为5.6%，验证了数值仿真方法的正确性。通过对数值仿真计算得...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0485
PDF(66)
摘要:
为了准确预测冲击爆炸荷载作用下混凝土材料的动态拉伸断裂破坏，基于非常规态近场动力学理论框架，本文首先建立了修正的Monaghan人工体积粘性计算方法用于消除数值振荡，然后将前期建立的等效计算应变率方法植入到课题组前期研发的Kong-Fang模型中，用以准确计算应变率突变时的应变率效应。在此基础上，开展了一维杆中的弹性波传播的数值模拟，发现在力矢量状态上额外附加修正的Monaghan人工体积粘性力矢量状态，可有效地抑制由变形梯度近似导致的非物理数值振荡现象，进而讨论分析了人工体积粘性参数的影响并给...
为了准确预测冲击爆炸荷载作用下混凝土材料的动态拉伸断裂破坏，基于非常规态近场动力学理论框架，本文首先建立了修正的Monaghan人工体积粘性计算方法用于消除数值振荡，然后将前期建立的等效计算应变率方法植入到课题组前期研发的Kong-Fang模型中，用以准确计算应变率突变时的应变率效应。在此基础上，开展了一维杆中的弹性波传播的数值模拟，发现在力矢量状态上额外附加修正的Monaghan人工体积粘性力矢量状态，可有效地抑制由变形梯度近似导致的非物理数值振荡现象，进而讨论分析了人工体积粘性参数的影响并给...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0284
PDF(27)
摘要:
气体爆燃转爆轰（Deflagration-to-Detonation Transition，DDT）研究对于工业爆炸预防、爆轰推进技术研发等领域具有重要意义。障碍物交错阵列是气体燃爆场景可能涉及的一类典型障碍物布局，其存在通常可显著促进DDT发生。鉴于目前对障碍物交错阵列内DDT现象的认识不足，采用高精度算法和动态自适应网格求解完全可压缩反应性Navier-Stokes方程，对不同障碍物间距条件下方形障碍物交错阵列内预混氢-空气DDT引发过程进行数值模拟研究。结果表明：减小障碍物间距有利于在火焰...
气体爆燃转爆轰（Deflagration-to-Detonation Transition，DDT）研究对于工业爆炸预防、爆轰推进技术研发等领域具有重要意义。障碍物交错阵列是气体燃爆场景可能涉及的一类典型障碍物布局，其存在通常可显著促进DDT发生。鉴于目前对障碍物交错阵列内DDT现象的认识不足，采用高精度算法和动态自适应网格求解完全可压缩反应性Navier-Stokes方程，对不同障碍物间距条件下方形障碍物交错阵列内预混氢-空气DDT引发过程进行数值模拟研究。结果表明：减小障碍物间距有利于在火焰...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0153
PDF(36)
摘要:
撞击溅射是撞击过程的重要组成部分，在深空探测领域中的小行星附着固锚、撞击采样、动能撞击偏转、星球表面溅射沉积物分布等工程应用与科学分析中发挥着重要作用。小行星表面多覆盖有砾石堆状风化层，实验室通常利用颗粒状靶体进行模拟并开展实验研究。本文综述了颗粒靶体撞击溅射行为的研究进展，介绍了颗粒靶体撞击溅射形成过程及溅射幕的描述方法；剖析了基于量纲分析的撞击溅射相似律及其适用范围与局限性；总结了靶体材料参数、撞击参数、靶体表面形貌及撞击体形状与结构等因素对撞击溅射行为的影响。最后提出了颗粒靶体撞击溅射行为...
撞击溅射是撞击过程的重要组成部分，在深空探测领域中的小行星附着固锚、撞击采样、动能撞击偏转、星球表面溅射沉积物分布等工程应用与科学分析中发挥着重要作用。小行星表面多覆盖有砾石堆状风化层，实验室通常利用颗粒状靶体进行模拟并开展实验研究。本文综述了颗粒靶体撞击溅射行为的研究进展，介绍了颗粒靶体撞击溅射形成过程及溅射幕的描述方法；剖析了基于量纲分析的撞击溅射相似律及其适用范围与局限性；总结了靶体材料参数、撞击参数、靶体表面形貌及撞击体形状与结构等因素对撞击溅射行为的影响。最后提出了颗粒靶体撞击溅射行为...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0213
PDF(54)
摘要:
设计了两种不同材料的结构弹，利用203mm平衡炮为发射平台，开展了11kg级弹体在1400m/s速度段侵彻钢筋混凝土靶的实验研究。基于试验结果，对侵彻弹体进行了宏微观结构表征，探究了不同材料弹体在高速侵彻下的侵蚀机理，分析了壳体材料对弹体侵彻效应的影响。结果表明：在实验速度段，弹体材料主导弹体的结构响应，材料强度越高，抗冲击压缩性能越强，弹体头部的侵蚀越小；材料的抗剪和耐磨性越好，弹身的磨蚀越少。高速侵彻条件下，锥形结构弹体的质量损失主要集中在弹身部分。弹体头部的侵蚀和墩粗会一定程度上降低弹体的...
设计了两种不同材料的结构弹，利用203mm平衡炮为发射平台，开展了11kg级弹体在1400m/s速度段侵彻钢筋混凝土靶的实验研究。基于试验结果，对侵彻弹体进行了宏微观结构表征，探究了不同材料弹体在高速侵彻下的侵蚀机理，分析了壳体材料对弹体侵彻效应的影响。结果表明：在实验速度段，弹体材料主导弹体的结构响应，材料强度越高，抗冲击压缩性能越强，弹体头部的侵蚀越小；材料的抗剪和耐磨性越好，弹身的磨蚀越少。高速侵彻条件下，锥形结构弹体的质量损失主要集中在弹身部分。弹体头部的侵蚀和墩粗会一定程度上降低弹体的...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0457
PDF(75)
摘要:
为了研究近水面爆炸场景下沿着水面传播的冲击波载荷特性，采用100 g、200 g和400 g TNT/RDX(40/60)炸药开展了触水（H_ = 0）、近水（H_ ≈ 0.2 m/kg1/3）和空中（H_ ≈ 0.6 m/kg1/3）3种典型比爆高条件下的爆炸实验，测量了冲击波超压和爆炸的高速摄影图像，同时采用数值模拟方法对实验进行了仿真。基于实验和数值模拟结果，开展了爆炸现象和水面冲击波载荷特性研究。结果表明：触水、近水和空中爆炸现象存在显著差异。触水爆炸时爆轰产物直接驱动水面形成半球形空腔...
为了研究近水面爆炸场景下沿着水面传播的冲击波载荷特性，采用100 g、200 g和400 g TNT/RDX(40/60)炸药开展了触水（H_ = 0）、近水（H_ ≈ 0.2 m/kg1/3）和空中（H_ ≈ 0.6 m/kg1/3）3种典型比爆高条件下的爆炸实验，测量了冲击波超压和爆炸的高速摄影图像，同时采用数值模拟方法对实验进行了仿真。基于实验和数值模拟结果，开展了爆炸现象和水面冲击波载荷特性研究。结果表明：触水、近水和空中爆炸现象存在显著差异。触水爆炸时爆轰产物直接驱动水面形成半球形空腔...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0388
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钢筋混凝土（RC）箱型结构中爆炸冲击波难以向外自由扩散，多次反射叠加后可加剧结构的破坏程度。为全面探究RC箱型结构内爆炸的载荷特性及其动力行为，首先，通过复现完全密闭和半密闭（带泄爆口）箱型结构的内爆炸试验，验证了所采用数值仿真材料模型和参数、MAPPING映射方法以及流固耦合算法的适用性。进一步，针对典型RC箱型结构和美国联邦应急管理署（FEMA）规定的恐怖爆炸袭击类型，开展了三种爆炸威胁和四种泄爆面积下的内爆炸数值仿真分析，考察了结构内壁面中心和内角隅处载荷及其分布以及结构动力行为特征。结果...
钢筋混凝土（RC）箱型结构中爆炸冲击波难以向外自由扩散，多次反射叠加后可加剧结构的破坏程度。为全面探究RC箱型结构内爆炸的载荷特性及其动力行为，首先，通过复现完全密闭和半密闭（带泄爆口）箱型结构的内爆炸试验，验证了所采用数值仿真材料模型和参数、MAPPING映射方法以及流固耦合算法的适用性。进一步，针对典型RC箱型结构和美国联邦应急管理署（FEMA）规定的恐怖爆炸袭击类型，开展了三种爆炸威胁和四种泄爆面积下的内爆炸数值仿真分析，考察了结构内壁面中心和内角隅处载荷及其分布以及结构动力行为特征。结果...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0269
PDF(39)
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为获得PBX造型粉缝隙挤压加载下的点火响应行为，基于射弹撞击的方式，设计了造型粉缝隙挤压实验装置，为保证样品在设计的缝隙之外无其他流动空间，在样品表面覆盖垫层及涂抹油脂进行密封，采用高速摄影记录了造型粉挤入缝隙的运动及反应情况。改变缝隙面积和样品截面积的比例，研究了压实效应对点火的影响。结果表明，对于无油脂密封的情况，加载开始后PBX造型粉先历经颗粒破碎和压实，随后压实的造型粉从垫层附近的间隙挤出，挤出过程中发生点火，点火位置在炸药与垫层界面。对于有油脂密封的情况，PBX造型粉在压实后的一段时间...
为获得PBX造型粉缝隙挤压加载下的点火响应行为，基于射弹撞击的方式，设计了造型粉缝隙挤压实验装置，为保证样品在设计的缝隙之外无其他流动空间，在样品表面覆盖垫层及涂抹油脂进行密封，采用高速摄影记录了造型粉挤入缝隙的运动及反应情况。改变缝隙面积和样品截面积的比例，研究了压实效应对点火的影响。结果表明，对于无油脂密封的情况，加载开始后PBX造型粉先历经颗粒破碎和压实，随后压实的造型粉从垫层附近的间隙挤出，挤出过程中发生点火，点火位置在炸药与垫层界面。对于有油脂密封的情况，PBX造型粉在压实后的一段时间...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0245
PDF(30)
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实验利用PMMA材料在切槽炮孔壁上预制缺陷裂纹，以TATP炸药为装药，采用动态焦散线结合数值模拟的方法，探究炮孔壁缺陷对切槽爆破裂纹扩展的影响。研究结果表明，在平行缺陷处的应力波反射会导致切槽裂纹起裂方向发生向下偏移，在垂直缺陷处应力波的折射不影响裂纹起裂方向；孔壁缺陷的存在会抑制应力波及爆生气体对切槽处裂纹的作用，使其裂纹长度、扩展速度及强度因子数值均减小；且抑制作用与缺陷到炮孔中心的距离有关，随其远离炮孔中心，平行缺陷对两侧切槽裂纹抑制作用逐渐减弱，垂直缺陷对远侧切槽裂纹抑制作用逐渐减弱，对...
实验利用PMMA材料在切槽炮孔壁上预制缺陷裂纹，以TATP炸药为装药，采用动态焦散线结合数值模拟的方法，探究炮孔壁缺陷对切槽爆破裂纹扩展的影响。研究结果表明，在平行缺陷处的应力波反射会导致切槽裂纹起裂方向发生向下偏移，在垂直缺陷处应力波的折射不影响裂纹起裂方向；孔壁缺陷的存在会抑制应力波及爆生气体对切槽处裂纹的作用，使其裂纹长度、扩展速度及强度因子数值均减小；且抑制作用与缺陷到炮孔中心的距离有关，随其远离炮孔中心，平行缺陷对两侧切槽裂纹抑制作用逐渐减弱，垂直缺陷对远侧切槽裂纹抑制作用逐渐减弱，对...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0404
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发展基于结构装药非冲击点火反应演化的物理机制的工程模型，描述反应演化过程并量化表征反应烈度，对评估武器弹药安全性具有重要意义。当前，描述装药反应演化行为的模型主要有燃烧裂纹一维增压模型与装药燃烧裂纹网络模型，但上述模型假定较多且存在未考虑空腔膨胀体积，燃烧裂纹扩展系数物理定义不明确等限制性问题。本文基于装药反应裂纹扩展的主控机制，以断裂韧性与反应压力为主要参量，构建了约束装药燃烧反应演化调控模型，可描述装药燃烧过程中燃烧气体产物增压和壳体结构约束强度的变化过程。利用质量惯性约束作用下的PBX-3...
发展基于结构装药非冲击点火反应演化的物理机制的工程模型，描述反应演化过程并量化表征反应烈度，对评估武器弹药安全性具有重要意义。当前，描述装药反应演化行为的模型主要有燃烧裂纹一维增压模型与装药燃烧裂纹网络模型，但上述模型假定较多且存在未考虑空腔膨胀体积，燃烧裂纹扩展系数物理定义不明确等限制性问题。本文基于装药反应裂纹扩展的主控机制，以断裂韧性与反应压力为主要参量，构建了约束装药燃烧反应演化调控模型，可描述装药燃烧过程中燃烧气体产物增压和壳体结构约束强度的变化过程。利用质量惯性约束作用下的PBX-3...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0366
PDF(36)
摘要:
为了有效预测和控制封闭空间内油气爆炸的后果，进而减少事故导致的人员伤亡和财产损失，对油气爆炸的超压特性与爆炸发生空间尺度的关系进行了研究。在控制初始油气浓度以及点火位置和点火能量不变的情况下，开展了不同长径比、不同体积和不同长度的密闭方形管道条件下油气的爆炸超压特性实验。实验结果表明，在爆炸过程中，超压上升的速率经历急剧增长期、持续震荡期和衰减终止期这三个阶段，其反映了反应速率与热损失之间的动态变化关系。体积不变（21.2L），随着长径比的增加（从7.1增加至35.7），最大超压下降47.5%（...
为了有效预测和控制封闭空间内油气爆炸的后果，进而减少事故导致的人员伤亡和财产损失，对油气爆炸的超压特性与爆炸发生空间尺度的关系进行了研究。在控制初始油气浓度以及点火位置和点火能量不变的情况下，开展了不同长径比、不同体积和不同长度的密闭方形管道条件下油气的爆炸超压特性实验。实验结果表明，在爆炸过程中，超压上升的速率经历急剧增长期、持续震荡期和衰减终止期这三个阶段，其反映了反应速率与热损失之间的动态变化关系。体积不变（21.2L），随着长径比的增加（从7.1增加至35.7），最大超压下降47.5%（...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0274
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摘要:
本文通过实验方法，研究了铝蜂窝夹芯板在入水冲击载荷作用下的压力载荷特性和结构变形机理。首先，搭建了蜂窝夹芯板入水冲击实验平台，开展了蜂窝夹芯板落体冲击实验，并验证了实验的可重复性。在此基础上，研究了蜂窝夹芯板入水冲击过程中的载荷特性，以及蜂窝夹芯板的变形模式、最终挠度等特性。研究结果表明，由于气垫效应的影响，蜂窝夹芯板表面的入水冲击压力分布不均匀，当落体高度大于0.5m时，中间测点的压力峰值大于1/4测点的压力峰值。此外，由于蜂窝夹芯板在入水过程中会产生弹塑性变形，进而影响入水冲击压力，即与刚性...
本文通过实验方法，研究了铝蜂窝夹芯板在入水冲击载荷作用下的压力载荷特性和结构变形机理。首先，搭建了蜂窝夹芯板入水冲击实验平台，开展了蜂窝夹芯板落体冲击实验，并验证了实验的可重复性。在此基础上，研究了蜂窝夹芯板入水冲击过程中的载荷特性，以及蜂窝夹芯板的变形模式、最终挠度等特性。研究结果表明，由于气垫效应的影响，蜂窝夹芯板表面的入水冲击压力分布不均匀，当落体高度大于0.5m时，中间测点的压力峰值大于1/4测点的压力峰值。此外，由于蜂窝夹芯板在入水过程中会产生弹塑性变形，进而影响入水冲击压力，即与刚性...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0252
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为探究Zr基活性壳体的爆炸释能及对油盒的毁伤效果，采用合金熔炼浇铸方式制备了Zr基活性材料壳体，通过爆炸驱动试验，并结合高速摄影记录结果，对比等质量45号钢壳体，对爆炸火球参数、冲击波波速进行了观测，研究了不同材料壳体产生的破片对油盒的冲击效应。结果表明：与等质量钢壳体相比，爆炸驱动下Zr基活性材料壳体火光持续时间更长、冲击波波速更快，Zr基活性材料壳体在爆炸驱动下对空气冲击波具有强化作用；活性材料击穿油盒后引燃盒内燃油，具备引燃燃油能力，而等质量钢壳体未引燃盒内燃油。
为探究Zr基活性壳体的爆炸释能及对油盒的毁伤效果，采用合金熔炼浇铸方式制备了Zr基活性材料壳体，通过爆炸驱动试验，并结合高速摄影记录结果，对比等质量45号钢壳体，对爆炸火球参数、冲击波波速进行了观测，研究了不同材料壳体产生的破片对油盒的冲击效应。结果表明：与等质量钢壳体相比，爆炸驱动下Zr基活性材料壳体火光持续时间更长、冲击波波速更快，Zr基活性材料壳体在爆炸驱动下对空气冲击波具有强化作用；活性材料击穿油盒后引燃盒内燃油，具备引燃燃油能力，而等质量钢壳体未引燃盒内燃油。
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0106
摘要:
为了揭示高熵合金（high-entropy alloy, HEA）在冲击载荷下的相结构演变、位错分布、能量吸收及冲击累积效应的变化规律，通过分子动力学模拟，系统探讨了Al0.3CoCrFeNi 高熵合金板在受单次及二次冲击载荷下的动态响应行为。结果显示，首次冲击下，Al0.3CoCrFeNi高熵合金板的塑性区域相结构演变和能量吸收方式具有显著的冲击速度依赖性。随着冲击速度的提高，面心立方相结构的比例呈现三阶段下降趋势，而无序化结构则相应增加。在低速（0.5~1.0 km/s）冲击下，能量主要通过...
为了揭示高熵合金（high-entropy alloy, HEA）在冲击载荷下的相结构演变、位错分布、能量吸收及冲击累积效应的变化规律，通过分子动力学模拟，系统探讨了Al0.3CoCrFeNi 高熵合金板在受单次及二次冲击载荷下的动态响应行为。结果显示，首次冲击下，Al0.3CoCrFeNi高熵合金板的塑性区域相结构演变和能量吸收方式具有显著的冲击速度依赖性。随着冲击速度的提高，面心立方相结构的比例呈现三阶段下降趋势，而无序化结构则相应增加。在低速（0.5~1.0 km/s）冲击下，能量主要通过...
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2025, 45(7): 1-1.
摘要:
2025, 45(7): 1-2.
摘要:
2025, 45(7): 070001.
doi: 10.11883/bzycj-2025-0183
摘要:
2025, 45(7): 070002.
doi: 10.11883/bzycj-2025-0999
摘要:
2025, 45(7): 1-1.
摘要:
2025, 45(7): 071001.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0500
摘要:
为研究飞机机身下部结构的坠撞吸能特性并进行吸能设计，以典型民机金属机身的下部结构为对象，首先开展了典型机身下部结构的坠撞实验，基于实验和仿真结果，对机身下部结构的吸能特性进行了评估；在此基础上，开展了机身下部结构的坠撞吸能设计，并采用仿真手段研究了新型机身下部结构的布局参数对结构坠撞响应的影响。结果表明：在坠撞过程中，原构型机身下部结构的立柱均在连接处附近弯折并断裂，而立柱的其他区域几乎未发生塑性变形；在机身结构总质量基本不变的情况下，与原构型相比，新型机身下部结构变形更加充分，可显著降低飞机坠...
为研究飞机机身下部结构的坠撞吸能特性并进行吸能设计，以典型民机金属机身的下部结构为对象，首先开展了典型机身下部结构的坠撞实验，基于实验和仿真结果，对机身下部结构的吸能特性进行了评估；在此基础上，开展了机身下部结构的坠撞吸能设计，并采用仿真手段研究了新型机身下部结构的布局参数对结构坠撞响应的影响。结果表明：在坠撞过程中，原构型机身下部结构的立柱均在连接处附近弯折并断裂，而立柱的其他区域几乎未发生塑性变形；在机身结构总质量基本不变的情况下，与原构型相比，新型机身下部结构变形更加充分，可显著降低飞机坠...
2025, 45(7): 071411.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0227
摘要:
缩比实验具有成本低、风险小、周期短等优势，在航空航天等领域应用广泛。以典型民机机身下部结构为对象，开展了民机结构坠撞缩比理论分析和实验方法研究。推导了民机坠撞缩放比例因子，设计并加工了1/4缩比实验件，开展了6 m/s工况下的坠撞实验，获得了全尺寸坠撞实验与缩比实验中机身结构关键位置处的速度和加速度响应、地面撞击载荷响应以及局部关键部位的变形和破坏模式，并对其进行了对比分析。结果表明：缩比实验件与全尺寸实验件在框和立柱处的变形和破坏模式具有较好一致性。缩比结构对全尺寸原型结构的坠撞载荷峰值预测误...
缩比实验具有成本低、风险小、周期短等优势，在航空航天等领域应用广泛。以典型民机机身下部结构为对象，开展了民机结构坠撞缩比理论分析和实验方法研究。推导了民机坠撞缩放比例因子，设计并加工了1/4缩比实验件，开展了6 m/s工况下的坠撞实验，获得了全尺寸坠撞实验与缩比实验中机身结构关键位置处的速度和加速度响应、地面撞击载荷响应以及局部关键部位的变形和破坏模式，并对其进行了对比分析。结果表明：缩比实验件与全尺寸实验件在框和立柱处的变形和破坏模式具有较好一致性。缩比结构对全尺寸原型结构的坠撞载荷峰值预测误...
2025, 45(7): 071412.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0315
摘要:
为研究硝酸酯增塑聚醚固体推进剂内部结构损伤演化行为，采用同步辐射X射线三维成像和自主研发的原位压缩试验系统，在0.1、1.0和5.0 mm/s加载速率下进行了宏细观结构的原位可视化观测，探究了推进剂宏观变形及其内部微裂纹的空间分布与传播模式。结果表明，微裂纹主要形核并生长于填充颗粒与基体界面处，细观孔隙的演化表现出率相关性。与拉伸加载下损伤持续生长不同，压缩过程中孔隙形核、生长与闭合并存；尤其在高速压缩下，推进剂产生“喇叭”状形貌且微裂纹沿四周分布，表面宏观破坏由近表面颗粒与基体界面处的微裂纹扩...
为研究硝酸酯增塑聚醚固体推进剂内部结构损伤演化行为，采用同步辐射X射线三维成像和自主研发的原位压缩试验系统，在0.1、1.0和5.0 mm/s加载速率下进行了宏细观结构的原位可视化观测，探究了推进剂宏观变形及其内部微裂纹的空间分布与传播模式。结果表明，微裂纹主要形核并生长于填充颗粒与基体界面处，细观孔隙的演化表现出率相关性。与拉伸加载下损伤持续生长不同，压缩过程中孔隙形核、生长与闭合并存；尤其在高速压缩下，推进剂产生“喇叭”状形貌且微裂纹沿四周分布，表面宏观破坏由近表面颗粒与基体界面处的微裂纹扩...
2025, 45(7): 071413.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0477
摘要:
K447A是一种广泛用于航空发动机关键热端部件的镍基高温合金，通过在25～1000 ℃温度范围内进行准静态和高应变率压缩试验，系统研究了K447A高温合金的动态力学性能，并深入剖析了温度和应变率对其塑性流动行为的影响。研究结果表明：K447A合金的塑性变形过程中同时存在应变硬化、热软化和应变率强化现象。随着应变率从准静态增加到5000 s−1，温度敏感指数s逐渐减小，而在800 ℃时，K447A合金在高应变率范围出现反常应力峰。随着温度的升高，应变率敏感因子p逐渐增大；材料内部的微观组织结构受应...
K447A是一种广泛用于航空发动机关键热端部件的镍基高温合金，通过在25～
2025, 45(7): 071414.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0448
摘要:
为促进装备热端部件在动态载荷下服役性能的评估和预测，针对不同微结构特征的镍基单晶高温合金开展了一系列分离式霍普金森拉杆（split Hopkinson tensile bar，SHTB）试验和扫描电镜表征，系统研究了沉淀相体积分数、相粗化程度、应变率和加载角度等因素对合金动态拉伸性能的影响。结果表明：微结构和应变率对镍基单晶高温合金动态拉伸性能具有显著影响，且相粗化后合金动态拉伸性能呈现出复杂的各向异性特征。总体而言，合金屈服强度和抗拉强度呈正相关关系，随着沉淀颗粒体积分数或应变率的增大，试件逐...
为促进装备热端部件在动态载荷下服役性能的评估和预测，针对不同微结构特征的镍基单晶高温合金开展了一系列分离式霍普金森拉杆（split Hopkinson tensile bar，SHTB）试验和扫描电镜表征，系统研究了沉淀相体积分数、相粗化程度、应变率和加载角度等因素对合金动态拉伸性能的影响。结果表明：微结构和应变率对镍基单晶高温合金动态拉伸性能具有显著影响，且相粗化后合金动态拉伸性能呈现出复杂的各向异性特征。总体而言，合金屈服强度和抗拉强度呈正相关关系，随着沉淀颗粒体积分数或应变率的增大，试件逐...
2025, 45(7): 071415.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0453
摘要:
为研究民航客机用高性能碳纤维复合材料的冰雹撞击损伤特性，首先，通过试验对冰球在高速冲击下的撞击力特性进行了研究，给出了冲击力时程曲线以及峰值冲击力与冰球动能的线性增长关系；随后，对T800/3200碳纤维复合材料层合板进行单次冰球撞击，发现其损伤形态与碳纤维层合板的铺层方式有关，而损伤程度则与冰球的初速度有关，同时超声C扫描结果表明其内部层间脱粘面积与冰球撞击时的动能呈线性增长关系；最后，对相同厚度的靶板进行了冰球重复撞击试验，结果表明，其宏观损伤程度随撞击次数的增加而加重，且碳纤维板中心点的挠...
为研究民航客机用高性能碳纤维复合材料的冰雹撞击损伤特性，首先，通过试验对冰球在高速冲击下的撞击力特性进行了研究，给出了冲击力时程曲线以及峰值冲击力与冰球动能的线性增长关系；随后，对T800/3200碳纤维复合材料层合板进行单次冰球撞击，发现其损伤形态与碳纤维层合板的铺层方式有关，而损伤程度则与冰球的初速度有关，同时超声C扫描结果表明其内部层间脱粘面积与冰球撞击时的动能呈线性增长关系；最后，对相同厚度的靶板进行了冰球重复撞击试验，结果表明，其宏观损伤程度随撞击次数的增加而加重，且碳纤维板中心点的挠...
2025, 45(7): 071416.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0355
摘要:
为研究超高速撞击中的闪光辐射特性，基于二级轻气炮平台搭建闪光辐射测试试验系统，分析了撞击速度、弹丸直径和靶室真空度对闪光频域与时域特性的影响。结果表明，闪光频域由线光谱和连续光谱组成，撞击速度和弹丸直径的增大提升了初始动能，显著增强了闪光辐射强度；靶室环境压力的提高则通过增加摩擦生热进一步提升了辐射强度。在衰减阶段，更高的撞击速度延长了闪光持续时间，但加速了温度衰减；弹丸直径对闪光持续时间和温度影响较小；靶室环境压力的降低则减缓了衰减，延长了闪光持续时间。研究表明，撞击速度和靶室环境压力对闪光特...
为研究超高速撞击中的闪光辐射特性，基于二级轻气炮平台搭建闪光辐射测试试验系统，分析了撞击速度、弹丸直径和靶室真空度对闪光频域与时域特性的影响。结果表明，闪光频域由线光谱和连续光谱组成，撞击速度和弹丸直径的增大提升了初始动能，显著增强了闪光辐射强度；靶室环境压力的提高则通过增加摩擦生热进一步提升了辐射强度。在衰减阶段，更高的撞击速度延长了闪光持续时间，但加速了温度衰减；弹丸直径对闪光持续时间和温度影响较小；靶室环境压力的降低则减缓了衰减，延长了闪光持续时间。研究表明，撞击速度和靶室环境压力对闪光特...
2025, 45(7): 071421.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0522
摘要:
针对典型民用飞机机身下部结构加装辅助燃油箱，开展了冲击速度为1.53、2.78和5.96 m/s的垂直坠撞试验，研究了辅助燃油箱对机身下部结构的触地冲击响应、结构变形和破坏模式的影响。对比仿真与试验结果，验证了加装辅助燃油箱的机身下部结构有限元模型的有效性，通过仿真分析了垂直坠撞过程中的结构吸能形式。结果表明：在冲击速度为1.53 m/s的工况下，机身下部结构以弹性变形为主，仅有轻微的塑性变形；在冲击速度为2.78 m/s的工况下，机身框、蒙皮及货舱地板T形支撑件以弯曲变形为主，整体结构压缩程度...
针对典型民用飞机机身下部结构加装辅助燃油箱，开展了冲击速度为1.53、2.78和5.96 m/s的垂直坠撞试验，研究了辅助燃油箱对机身下部结构的触地冲击响应、结构变形和破坏模式的影响。对比仿真与试验结果，验证了加装辅助燃油箱的机身下部结构有限元模型的有效性，通过仿真分析了垂直坠撞过程中的结构吸能形式。结果表明：在冲击速度为1.53 m/s的工况下，机身下部结构以弹性变形为主，仅有轻微的塑性变形；在冲击速度为2.78 m/s的工况下，机身框、蒙皮及货舱地板T形支撑件以弯曲变形为主，整体结构压缩程度...
2025, 45(7): 071422.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0371
摘要:
针对发动机风扇机匣包容性评估需求，提出一种结合了打靶试验和有限元分析评估机匣包容能力的方法。采用叶片形弹体冲击半环模拟机匣以获取钛合金机匣的冲击损伤基本特性，并基于接触-碰撞显式动力学分析软件建立相应的数值仿真模型，对比弹体剩余速度、靶板径向变形量以及结构损伤形貌的数值模拟结果与测试结果，二者良好的一致性表明本文数值仿真方法的准确性。然后，采用验证过的数值仿真方法建立真实断裂叶片撞击风扇机匣的计算模型，研究断叶转速及断叶尺寸对机匣包容性的影响。结果表明，旋转状态下风扇机匣的包容能力大于打靶试验中...
针对发动机风扇机匣包容性评估需求，提出一种结合了打靶试验和有限元分析评估机匣包容能力的方法。采用叶片形弹体冲击半环模拟机匣以获取钛合金机匣的冲击损伤基本特性，并基于接触-碰撞显式动力学分析软件建立相应的数值仿真模型，对比弹体剩余速度、靶板径向变形量以及结构损伤形貌的数值模拟结果与测试结果，二者良好的一致性表明本文数值仿真方法的准确性。然后，采用验证过的数值仿真方法建立真实断裂叶片撞击风扇机匣的计算模型，研究断叶转速及断叶尺寸对机匣包容性的影响。结果表明，旋转状态下风扇机匣的包容能力大于打靶试验中...
2025, 45(7): 071423.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0363
摘要:
软管锥套式空中加油过程涉及气动力、燃油流动、柔性结构变形的复杂耦合，其耦合求解对仿真技术要求高、计算量大，严重制约了软管空中加油的准确性与安全性。为了准确分析软管锥套组合体在对接输油过程中的动力学特性，避开动力学方程建模的劣势，提出了一种考虑气动力、尾涡、软管变形与气流场双向影响、燃油内部流动综合影响下软管锥套组合体结构变形过程的流固耦合有限元模型及求解方法。模型中计算了稳定伞的作用效果并等效解耦成力和转角边界条件，推导了机翼尾涡作用力方程，采用联合仿真技术进行了流固耦合分析，软管拖曳平衡状态的...
软管锥套式空中加油过程涉及气动力、燃油流动、柔性结构变形的复杂耦合，其耦合求解对仿真技术要求高、计算量大，严重制约了软管空中加油的准确性与安全性。为了准确分析软管锥套组合体在对接输油过程中的动力学特性，避开动力学方程建模的劣势，提出了一种考虑气动力、尾涡、软管变形与气流场双向影响、燃油内部流动综合影响下软管锥套组合体结构变形过程的流固耦合有限元模型及求解方法。模型中计算了稳定伞的作用效果并等效解耦成力和转角边界条件，推导了机翼尾涡作用力方程，采用联合仿真技术进行了流固耦合分析，软管拖曳平衡状态的...
2025, 45(7): 071424.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0265
摘要:
为了提升Whipple屏对太空碎片的超高速冲击防护性能，在不增加多孔材料、碳纤维等其他吸能材料的前提下，设计了一种铝球微气囊阵列超结构，并应用3D打印技术进行加工制备。同时，构建了初速度为7.5 km/s的球形弹丸冲击靶板的计算模型，用以研究超高速冲击防护性能；将物质点法的计算精度与实验进行对比验证后，开展了超高速冲击Whipple屏三维数值模拟；通过与单层铝板的超高速冲击模拟得到的靶板穿孔尺寸、碎片云形貌及其速度、动量、能量和温度等参数比较分析，讨论并揭示了铝球微气囊超结构的能量吸收与耗散机理...
为了提升Whipple屏对太空碎片的超高速冲击防护性能，在不增加多孔材料、碳纤维等其他吸能材料的前提下，设计了一种铝球微气囊阵列超结构，并应用3D打印技术进行加工制备。同时，构建了初速度为7.5 km/s的球形弹丸冲击靶板的计算模型，用以研究超高速冲击防护性能；将物质点法的计算精度与实验进行对比验证后，开展了超高速冲击Whipple屏三维数值模拟；通过与单层铝板的超高速冲击模拟得到的靶板穿孔尺寸、碎片云形貌及其速度、动量、能量和温度等参数比较分析，讨论并揭示了铝球微气囊超结构的能量吸收与耗散机理...
2025, 45(7): 071425.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0454
摘要:
为实现兼顾材料尺度效应和建模预测效率的冲击损伤和冲击疲劳研究方法，立足冲击损伤和疲劳过程中的金属塑性变形机理，研究了冲击损伤过程中尺度效应影响下的材料构效行为，建立了金属材料的去局域化、跨尺度冲击损伤本构理论，形成了面向先进制造多尺度金属材料的冲击损伤和疲劳的仿真方法。该方法利用低阶应变梯度理论实现尺度效应描述，在Johnson-Cook冲击动力学模型和Lemaitre冲击损伤模型的基础上，实现了跨尺度冲击动力学及损伤演化的描述，并可以在VUMAT子程序中便捷地实现该本构的有限元计算。有限元结果...
为实现兼顾材料尺度效应和建模预测效率的冲击损伤和冲击疲劳研究方法，立足冲击损伤和疲劳过程中的金属塑性变形机理，研究了冲击损伤过程中尺度效应影响下的材料构效行为，建立了金属材料的去局域化、跨尺度冲击损伤本构理论，形成了面向先进制造多尺度金属材料的冲击损伤和疲劳的仿真方法。该方法利用低阶应变梯度理论实现尺度效应描述，在Johnson-Cook冲击动力学模型和Lemaitre冲击损伤模型的基础上，实现了跨尺度冲击动力学及损伤演化的描述，并可以在VUMAT子程序中便捷地实现该本构的有限元计算。有限元结果...
2025, 45(7): 071426.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0513
摘要:
皮质骨作为人体骨骼系统的重要组成部分，能有效分散与吸收外部冲击力，保护内部骨髓腔、周围软组织和器官不受损伤。为研究冲击载荷作用下皮质骨的力学响应，借助万能材料试验机和分离式霍普金森压杆装置对猪皮质骨开展了不同应变率下的准静态与动态压缩实验。采用超景深三维显微系统和数字图像相关技术观察了皮质骨的压缩形变特征，利用含损伤的黏弹性本构模型对实验数据进行了拟合，确定了模型中的本构参数。结果表明，皮质骨在压缩过程中表现为骨质裂纹的产生与扩展，其力学性能具有明显的应变率相关性，弹性模量、屈服应力和压缩强度随...
皮质骨作为人体骨骼系统的重要组成部分，能有效分散与吸收外部冲击力，保护内部骨髓腔、周围软组织和器官不受损伤。为研究冲击载荷作用下皮质骨的力学响应，借助万能材料试验机和分离式霍普金森压杆装置对猪皮质骨开展了不同应变率下的准静态与动态压缩实验。采用超景深三维显微系统和数字图像相关技术观察了皮质骨的压缩形变特征，利用含损伤的黏弹性本构模型对实验数据进行了拟合，确定了模型中的本构参数。结果表明，皮质骨在压缩过程中表现为骨质裂纹的产生与扩展，其力学性能具有明显的应变率相关性，弹性模量、屈服应力和压缩强度随...
