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doi: 10.11883/bzycj-2024-0385
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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(3)
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(4)
摘要:
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(20)
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-2024-0463
PDF(11)
摘要:
针对层状岩体隧道采用钻爆法施工过程中，爆炸能量分布不平衡易引起严重的超欠挖。以节理倾角和孔间延时及孔间距为主要影响参数，采用分层浇筑的方法制备了不同节理角度的模拟岩体试样，开展层状岩体爆破试验，基于ABAQUS模拟软件，分析层状岩体在不同节理倾角下爆破裂纹扩展及应力波传播特性。结果表明：节理倾角对应力波传播具有显著的导向作用，通过影响应力分布导致不同位置峰值应变及损伤程度的差异，进而促使裂纹在节理面处或炮孔周围扩展。孔间延时对裂纹扩展路径具有关键调控作用，随着延时增大，先爆孔与后爆孔的应力波叠加...
针对层状岩体隧道采用钻爆法施工过程中，爆炸能量分布不平衡易引起严重的超欠挖。以节理倾角和孔间延时及孔间距为主要影响参数，采用分层浇筑的方法制备了不同节理角度的模拟岩体试样，开展层状岩体爆破试验，基于ABAQUS模拟软件，分析层状岩体在不同节理倾角下爆破裂纹扩展及应力波传播特性。结果表明：节理倾角对应力波传播具有显著的导向作用，通过影响应力分布导致不同位置峰值应变及损伤程度的差异，进而促使裂纹在节理面处或炮孔周围扩展。孔间延时对裂纹扩展路径具有关键调控作用，随着延时增大，先爆孔与后爆孔的应力波叠加...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0522
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摘要:
针对典型民用飞机机身下部结构加装辅助燃油箱，分别进行1.53m/s，2.78m/s以及5.96m/s的垂直坠撞试验，研究了不同速度下加装辅助燃油箱对机身下部结构触地冲击响应、结构变形和破坏模式的影响。通过仿真与试验结果的相关性分析，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，并通过仿真结果分析了垂直坠撞过程中的结构吸能形式。结果表明：在1.53m/s轻微坠撞工况下，机身下部结构以弹性变形为主，仅有轻微的塑性变形；在2.78m/s冲击下，机身框、蒙皮及货舱地板T形支撑件以弯曲变形为主，整...
针对典型民用飞机机身下部结构加装辅助燃油箱，分别进行1.53m/s，2.78m/s以及5.96m/s的垂直坠撞试验，研究了不同速度下加装辅助燃油箱对机身下部结构触地冲击响应、结构变形和破坏模式的影响。通过仿真与试验结果的相关性分析，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，并通过仿真结果分析了垂直坠撞过程中的结构吸能形式。结果表明：在1.53m/s轻微坠撞工况下，机身下部结构以弹性变形为主，仅有轻微的塑性变形；在2.78m/s冲击下，机身框、蒙皮及货舱地板T形支撑件以弯曲变形为主，整...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0443
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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(23)
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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(42)
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-2024-0265
PDF(44)
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为了提升Whipple屏对太空碎片的超高速冲击防护性能，本文提出了一种铝球微气囊超结构，并应用3D打印技术加工制备。为了研究其超高速冲击的防护性能，构建了初速度为7.5km/s球形弹丸冲击靶板的计算模型，在物质点法的计算精度与实验对比验证后开展超高速冲击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对能量吸收与耗散的机理。结果表明：铝球微气囊超结构Whipple屏对提升空间碎片超高速...
为了提升Whipple屏对太空碎片的超高速冲击防护性能，本文提出了一种铝球微气囊超结构，并应用3D打印技术加工制备。为了研究其超高速冲击的防护性能，构建了初速度为7.5km/s球形弹丸冲击靶板的计算模型，在物质点法的计算精度与实验对比验证后开展超高速冲击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对能量吸收与耗散的机理。结果表明：铝球微气囊超结构Whipple屏对提升空间碎片超高速...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0500
PDF(19)
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为研究飞机机身下部结构坠撞吸能特性并进行吸能设计，本文以典型民机金属机身下部结构为对象，首先开展典型机身下部结构坠撞实验，并基于实验结果和仿真分析结果，对机身下部结构吸能特性进行了评估。在此基础上，开展机身下部结构坠撞吸能设计。通过仿真分析研究了新构型机身下部结构布局参数对结构坠撞响应的影响。研究结果表明：原构型机身下部结构在坠撞过程中，由于立柱均在连接处附近区域发生弯折并断裂，而立柱其他区域几乎未参与塑性变形。提出的新构型机身下部结构在维持机身结构总质量基本不变的情况下，与原构型相比，机身结构...
为研究飞机机身下部结构坠撞吸能特性并进行吸能设计，本文以典型民机金属机身下部结构为对象，首先开展典型机身下部结构坠撞实验，并基于实验结果和仿真分析结果，对机身下部结构吸能特性进行了评估。在此基础上，开展机身下部结构坠撞吸能设计。通过仿真分析研究了新构型机身下部结构布局参数对结构坠撞响应的影响。研究结果表明：原构型机身下部结构在坠撞过程中，由于立柱均在连接处附近区域发生弯折并断裂，而立柱其他区域几乎未参与塑性变形。提出的新构型机身下部结构在维持机身结构总质量基本不变的情况下，与原构型相比，机身结构...
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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-2025-0047
PDF(15)
摘要:
为研究高速铁路弓网系统在动态冲击和摩擦温升等服役条件下的力学性能，采用DF14.205D电子万能试验机和分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）测试了应变率0.001~3000 s-1和温度293~873 K范围内高速铁路接触网铜镁合金材料的单轴压缩力学性能，分析了其应力-应变响应的应变率效应和温度敏感性，揭示了率温耦合作用下铜镁合金材料的压缩变形机制和微观组织演化规律，并构建了能准确描述其塑性流动行为的动态本构模型。研究表明，接触网铜镁合金材料...
为研究高速铁路弓网系统在动态冲击和摩擦温升等服役条件下的力学性能，采用DF14.205D电子万能试验机和分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）测试了应变率0.001~3000 s-1和温度293~873 K范围内高速铁路接触网铜镁合金材料的单轴压缩力学性能，分析了其应力-应变响应的应变率效应和温度敏感性，揭示了率温耦合作用下铜镁合金材料的压缩变形机制和微观组织演化规律，并构建了能准确描述其塑性流动行为的动态本构模型。研究表明，接触网铜镁合金材料...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0435
PDF(12)
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-2025-0054
PDF(40)
摘要:
为研究聚脲涂层对钢筋混凝土 (reinforced concrete，RC) 基板层裂和贯穿的影响，分析了压缩波在混凝土-聚脲界面传播过程及混凝土层裂过程，提出背面喷涂聚脲RC基板层裂的解析模型。基于该解析模型，讨论聚脲涂层对RC基板临界层裂和临界贯穿的影响，提出无涂层RC板的贯穿预估经验方法可以用于背面喷涂聚脲RC基板的贯穿预估，并通过学者们报道的接触爆炸试验进行验证。/t/n聚脲涂层会对RC基板背面层裂过程产生影响，紧邻混凝土-聚脲界面的净应力波为压缩波，而在更深处的混凝土中，净应力波为拉伸...
为研究聚脲涂层对钢筋混凝土 (reinforced concrete，RC) 基板层裂和贯穿的影响，分析了压缩波在混凝土-聚脲界面传播过程及混凝土层裂过程，提出背面喷涂聚脲RC基板层裂的解析模型。基于该解析模型，讨论聚脲涂层对RC基板临界层裂和临界贯穿的影响，提出无涂层RC板的贯穿预估经验方法可以用于背面喷涂聚脲RC基板的贯穿预估，并通过学者们报道的接触爆炸试验进行验证。/t/n聚脲涂层会对RC基板背面层裂过程产生影响，紧邻混凝土-聚脲界面的净应力波为压缩波，而在更深处的混凝土中，净应力波为拉伸...
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doi: 10.11883/bzycj-2025-0027
PDF(11)
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(8)
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(20)
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
PDF(16)
摘要:
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-2024-0513
PDF(10)
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力学响应，借助万能材料试验机、分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)装置对猪皮质骨开展了不同应变率下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(Digital Image Correlation, DIC)技术观察了皮质骨压缩形变特征，利用含损伤的黏弹性本构模型对实验数据进行了拟合，确定了模型中本...
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力学响应，借助万能材料试验机、分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)装置对猪皮质骨开展了不同应变率下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(Digital Image Correlation, DIC)技术观察了皮质骨压缩形变特征，利用含损伤的黏弹性本构模型对实验数据进行了拟合，确定了模型中本...
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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
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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-2024-0277
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爆炸极限是评估可燃气体爆炸风险和爆炸防控的关键参数。本文利用自主搭建的5 L可燃气体爆炸特性实验平台，研究了高温高压下CH4/C2H6、C2H6/H2O混合气的爆炸上限，揭示了高温高压下甲烷掺混比λ和水蒸气浓度D对乙烷爆炸上限的影响规律。结果表明，200 ℃、0.4-0.6 MPa下，甲烷掺混比(λ=0-0.5)对CH4/C2H6爆炸上限的影响很小；随着初始压力增加，CH4/C2H6的爆炸上限均增加，且增加幅度逐渐降低。200 ℃、0.4-0.6 MPa下，随着水蒸气浓度的增加(D=0-40%)...
爆炸极限是评估可燃气体爆炸风险和爆炸防控的关键参数。本文利用自主搭建的5 L可燃气体爆炸特性实验平台，研究了高温高压下CH4/C2H6、C2H6/H2O混合气的爆炸上限，揭示了高温高压下甲烷掺混比λ和水蒸气浓度D对乙烷爆炸上限的影响规律。结果表明，200 ℃、0.4-0.6 MPa下，甲烷掺混比(λ=0-0.5)对CH4/C2H6爆炸上限的影响很小；随着初始压力增加，CH4/C2H6的爆炸上限均增加，且增加幅度逐渐降低。200 ℃、0.4-0.6 MPa下，随着水蒸气浓度的增加(D=0-40%)...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0488
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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-2024-0477
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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，本文通过在25℃-1000℃温度范围内进行准静态和高应变率压缩实验，系统研究了K447A高温合金的动态力学性能，并分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，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变率和...
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，本文通过在25℃-1000℃温度范围内进行准静态和高应变率压缩实验，系统研究了K447A高温合金的动态力学性能，并分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，温度敏感指数
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0355
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为了探究超高速撞击条件下产生的闪光辐射特性，本研究利用闪光辐射试验系统进行了一系列试验。旨在分析撞击速度、弹丸直径以及靶室真空度这三个因素如何影响闪光辐射的频域和时域特性。研究发现，闪光光谱由固定波长的线光谱和连续光谱组成。随着撞击速度的提升、弹丸直径的增大以及靶室环境压力的降低，光谱的积分强度显著增加，尽管撞击工况对连续辐射强度的影响相对较小；此外，撞击速度的增加会导致强闪光持续时间的延长，但同时闪光温度的衰减速度也会加快；在相似的撞击速度和环境压力条件下，弹丸直径对闪光持续时间的影响并不显著...
为了探究超高速撞击条件下产生的闪光辐射特性，本研究利用闪光辐射试验系统进行了一系列试验。旨在分析撞击速度、弹丸直径以及靶室真空度这三个因素如何影响闪光辐射的频域和时域特性。研究发现，闪光光谱由固定波长的线光谱和连续光谱组成。随着撞击速度的提升、弹丸直径的增大以及靶室环境压力的降低，光谱的积分强度显著增加，尽管撞击工况对连续辐射强度的影响相对较小；此外，撞击速度的增加会导致强闪光持续时间的延长，但同时闪光温度的衰减速度也会加快；在相似的撞击速度和环境压力条件下，弹丸直径对闪光持续时间的影响并不显著...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0407
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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
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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-2024-0156
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摘要:
磨料水射流射孔是一种有效的油气井射孔增产手段，然而，孔道形成机制及其参数调控规律仍是亟待解决的问题之一。本文设计并开展了磨料水射流射孔孔道变化规律实验，结果表明，孔道形成过程是三种物理作用耦合的结果，即入流垂直冲蚀孔尖岩石加深孔道；返流以小角度冲蚀孔壁岩石达到扩径作用；沿程流体机械能耗散使得射孔后期孔道演化变缓。由于入流破岩能力远强于返流破岩能力，磨料水射流射孔孔道的孔深和孔径的比值随喷射时间的增加而增大，喷射5~300 s，孔深与孔径的比值由7增长到28。返流的破岩能力由孔尖到孔口递减，返流对...
磨料水射流射孔是一种有效的油气井射孔增产手段，然而，孔道形成机制及其参数调控规律仍是亟待解决的问题之一。本文设计并开展了磨料水射流射孔孔道变化规律实验，结果表明，孔道形成过程是三种物理作用耦合的结果，即入流垂直冲蚀孔尖岩石加深孔道；返流以小角度冲蚀孔壁岩石达到扩径作用；沿程流体机械能耗散使得射孔后期孔道演化变缓。由于入流破岩能力远强于返流破岩能力，磨料水射流射孔孔道的孔深和孔径的比值随喷射时间的增加而增大，喷射5~300 s，孔深与孔径的比值由7增长到28。返流的破岩能力由孔尖到孔口递减，返流对...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0436
PDF(52)
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(39)
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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-2024-0409
PDF(34)
摘要:
为探究反射爆炸应力波作用下动静裂纹贯通机理，本文采用动光弹的实验方法，研究了反射爆炸应力波作用下的动静裂纹作用关系及贯通后的瞬态卸荷现象产生机制。研究结果表明：P波的反射波PrP波前沿为拉伸波，后沿为压缩波，PrP拉伸波向裂纹尖端施加拉伸应力，增加动态强度因子，促进裂纹的扩展，而PrP波后沿压缩波向裂纹尖端施加压缩应力，降低动态应力强度因子，抑制裂纹的扩展。P波的反射波PrS波会导致裂纹扩展方向的偏转和速度的变化，呈现波浪状不稳定扩展。爆炸裂纹与静止裂纹贯通后，裂纹面附近储存的弹性能以卸载波的形...
为探究反射爆炸应力波作用下动静裂纹贯通机理，本文采用动光弹的实验方法，研究了反射爆炸应力波作用下的动静裂纹作用关系及贯通后的瞬态卸荷现象产生机制。研究结果表明：P波的反射波PrP波前沿为拉伸波，后沿为压缩波，PrP拉伸波向裂纹尖端施加拉伸应力，增加动态强度因子，促进裂纹的扩展，而PrP波后沿压缩波向裂纹尖端施加压缩应力，降低动态应力强度因子，抑制裂纹的扩展。P波的反射波PrS波会导致裂纹扩展方向的偏转和速度的变化，呈现波浪状不稳定扩展。爆炸裂纹与静止裂纹贯通后，裂纹面附近储存的弹性能以卸载波的形...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0486
PDF(50)
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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(38)
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-2024-0346
PDF(9)
摘要:
为了研究循环冲击作用下砂岩型铀矿裂缝及渗透率特征，基于SHPB实验、CT扫描及三维重构、渗透率测试及数值模拟等技术，研究了不同冲击次数试样动态力学性能、孔裂缝参数演化、微观渗流特征响应等，结果表明：循环冲击使得试样产生累积损伤，降低了其动态力学性能，随着冲击次数的增加，试样内能量循环蓄积-释放，导致裂缝“扩展-压实-再扩展-再压实”；循环冲击过程中，试样内部小而孤立的裂缝逐步形成大且相互贯通的裂缝，而中裂缝同时存在错断、连通的双重效应，呈现非线性变化特征；循环冲击作用使得试样内产生更多复杂裂缝，...
为了研究循环冲击作用下砂岩型铀矿裂缝及渗透率特征，基于SHPB实验、CT扫描及三维重构、渗透率测试及数值模拟等技术，研究了不同冲击次数试样动态力学性能、孔裂缝参数演化、微观渗流特征响应等，结果表明：循环冲击使得试样产生累积损伤，降低了其动态力学性能，随着冲击次数的增加，试样内能量循环蓄积-释放，导致裂缝“扩展-压实-再扩展-再压实”；循环冲击过程中，试样内部小而孤立的裂缝逐步形成大且相互贯通的裂缝，而中裂缝同时存在错断、连通的双重效应，呈现非线性变化特征；循环冲击作用使得试样内产生更多复杂裂缝，...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0502
PDF(26)
摘要:
多孔材料在冲击压缩过程中伴随着孔隙坍塌行为，本文基于前人开展的试验中所观测到的冲击波结构，对多孔材料的冲击波形成过程及孔隙坍塌行为间的联系进行了理论分析。首先，考虑多孔材料的压缩曲线特性和冲击波追赶问题，提出了多孔材料的冲击波结构存在低压单波模式、双冲击波模式和、高压单波三种模式。进一步，结合Wu-Jing物态方程发展了与不同冲击波模式相容的冲击压缩特性计算方法，得到了与单冲击波模式相容的冲击比容计算方程，可以无需采取近似条件直接计算临界比容。此外，通过对弹性阶段与弹塑性阶段材料的孔隙度随压力的...
多孔材料在冲击压缩过程中伴随着孔隙坍塌行为，本文基于前人开展的试验中所观测到的冲击波结构，对多孔材料的冲击波形成过程及孔隙坍塌行为间的联系进行了理论分析。首先，考虑多孔材料的压缩曲线特性和冲击波追赶问题，提出了多孔材料的冲击波结构存在低压单波模式、双冲击波模式和、高压单波三种模式。进一步，结合Wu-Jing物态方程发展了与不同冲击波模式相容的冲击压缩特性计算方法，得到了与单冲击波模式相容的冲击比容计算方程，可以无需采取近似条件直接计算临界比容。此外，通过对弹性阶段与弹塑性阶段材料的孔隙度随压力的...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0300
PDF(27)
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(37)
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(30)
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
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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-2024-0283
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摘 要：双钢板-混凝土组合墙（SCS墙）已在超高层建筑、核电站等重要工程中得到应用，其在全生命周期内遭受偶然、极端荷载作用下的性能值得关注。鉴于火灾与爆炸通常同时发生，而高温会显著降低钢材和混凝土的力学性能，从而导致结构构件的抗爆性能严重退化。为此，本文采用ABAQUS有限元软件建立了120个火灾-爆炸耦合作用下SCS墙分析模型。首先，基于已有的火灾下耐火极限试验和常温下爆炸试验对有限元模型进行验证；其次，分析了火灾-爆炸耦合作用下SCS墙工作机理，重点研究了受火时间、爆炸当量、含钢率、材料强度...
摘 要：双钢板-混凝土组合墙（SCS墙）已在超高层建筑、核电站等重要工程中得到应用，其在全生命周期内遭受偶然、极端荷载作用下的性能值得关注。鉴于火灾与爆炸通常同时发生，而高温会显著降低钢材和混凝土的力学性能，从而导致结构构件的抗爆性能严重退化。为此，本文采用ABAQUS有限元软件建立了120个火灾-爆炸耦合作用下SCS墙分析模型。首先，基于已有的火灾下耐火极限试验和常温下爆炸试验对有限元模型进行验证；其次，分析了火灾-爆炸耦合作用下SCS墙工作机理，重点研究了受火时间、爆炸当量、含钢率、材料强度...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0446
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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
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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
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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
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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
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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-2024-0417
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为了探究岩石粗糙结构面的动态剪切力学响应以及损伤结构面渗流特性，采用动态恒速剪切系统对砂岩粗糙结构面开展不同剪切速率条件下的剪切力学试验，分析了剪切速率v 以及粗糙度系数JRC 对砂岩结构面峰值剪切强度以及滑移特征的影响。此外，利用三维扫描技术获得粗糙结构面剪切前后的损伤特征，并开展不同围压条件下的渗流试验，探究损伤结构面嗣后渗流特性。剪切试验结果表明，砂岩结构面的动态峰值抗剪强度随着剪切速率的增加而降低。随着剪切速率由50 mm/s增加至210 mm/s，粗糙度系数为12.43±1.06的砂岩结构...
为了探究岩石粗糙结构面的动态剪切力学响应以及损伤结构面渗流特性，采用动态恒速剪切系统对砂岩粗糙结构面开展不同剪切速率条件下的剪切力学试验，分析了剪切速率
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0442
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为研究爆轰产物后燃烧效应对封闭空间的毁伤特性。以密闭空间结构和基于能量守恒的简化计算公式为基础，提出一种计算装药爆轰产物后燃烧能量的方法，基于该方法开展内爆毁伤模拟，以无后燃烧能量数值模拟结果为基础，率先采用恒定速率与线性增加率两种方式施加后燃烧能量，对比研究了爆炸载荷作用下的动态响应。研究结果表明：以不同速率方式开展后燃烧效应数值仿真时，除温度载荷外均有着不同程度的增强效果；以恒定速率方式施加后燃烧能量对内爆特性影响最大，其速度与加速度载荷的增幅分别为42.67%和71.21%，超压与准静态压...
为研究爆轰产物后燃烧效应对封闭空间的毁伤特性。以密闭空间结构和基于能量守恒的简化计算公式为基础，提出一种计算装药爆轰产物后燃烧能量的方法，基于该方法开展内爆毁伤模拟，以无后燃烧能量数值模拟结果为基础，率先采用恒定速率与线性增加率两种方式施加后燃烧能量，对比研究了爆炸载荷作用下的动态响应。研究结果表明：以不同速率方式开展后燃烧效应数值仿真时，除温度载荷外均有着不同程度的增强效果；以恒定速率方式施加后燃烧能量对内爆特性影响最大，其速度与加速度载荷的增幅分别为42.67%和71.21%，超压与准静态压...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0424
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爆炸应力波穿过异质界面时，其传播特性会发生显著变化。工程岩体常存在不连续结构面，特别是深部岩体中的节理和裂隙较为发育。为了深入研究围压与爆破耦合作用下节理岩体的动力响应及损伤机制，本文采用显式动力学数值模拟方法，结合ALE算法和流固耦合技术，对节理岩体的破裂过程进行模拟。基于时域递归理论，分别计算了爆炸应力波穿过节理面时的透射与反射系数。通过爆炸光弹性试验，分析了爆炸应力波在节理岩体中的传播过程与特征。此外，利用Riedel-Hiermaier-Thoma (RHT) 损伤模型，讨论了不同节理角...
爆炸应力波穿过异质界面时，其传播特性会发生显著变化。工程岩体常存在不连续结构面，特别是深部岩体中的节理和裂隙较为发育。为了深入研究围压与爆破耦合作用下节理岩体的动力响应及损伤机制，本文采用显式动力学数值模拟方法，结合ALE算法和流固耦合技术，对节理岩体的破裂过程进行模拟。基于时域递归理论，分别计算了爆炸应力波穿过节理面时的透射与反射系数。通过爆炸光弹性试验，分析了爆炸应力波在节理岩体中的传播过程与特征。此外，利用Riedel-Hiermaier-Thoma (RHT) 损伤模型，讨论了不同节理角...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0457
PDF(65)
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
PDF(65)
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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-2024-0395
PDF(13)
摘要:
岩石断层颗粒夹层的粘性特性对于断层的动力学行为影响很大，但在不同滑移速度下断层颗粒夹层粘性系数的确定问题还没有得到解决。本文针对此问题进行了理论研究。首先，对于颗粒夹层的慢速剪切滑移，采用Maxwell松弛模型，得到了力链长度对于剪切应变率、剪切带的有效扩展速度、颗粒介质强度的依赖关系，进一步获得剪切带的松弛时间和颗粒介质的粘性系数表达式，建立了颗粒介质固-液力学行为转换的条件。与已有试验数据对比验证了本模型的正确性。对于高速的滑移剪切，颗粒介质运动具有湍流特征，应用统计物理学来描述岩石颗粒之间...
岩石断层颗粒夹层的粘性特性对于断层的动力学行为影响很大，但在不同滑移速度下断层颗粒夹层粘性系数的确定问题还没有得到解决。本文针对此问题进行了理论研究。首先，对于颗粒夹层的慢速剪切滑移，采用Maxwell松弛模型，得到了力链长度对于剪切应变率、剪切带的有效扩展速度、颗粒介质强度的依赖关系，进一步获得剪切带的松弛时间和颗粒介质的粘性系数表达式，建立了颗粒介质固-液力学行为转换的条件。与已有试验数据对比验证了本模型的正确性。对于高速的滑移剪切，颗粒介质运动具有湍流特征，应用统计物理学来描述岩石颗粒之间...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0282
PDF(23)
摘要:
摘 要：天然气掺氢技术已被逐渐运用于管道运输，但氢气/甲烷易发生泄漏爆炸事故。文中采用20L球形装置研究了掺氢比和添加CO2对甲烷爆炸特性的影响。实验结果表明：掺氢比对甲烷爆炸压力和火焰传播速度有促进作用，其中对最大爆炸压力上升速率促进作用最显著，二氧化碳对混合气体爆炸压力和火焰传播速度有抑制作用，但对高掺氢比的压力参数较低掺氢比时抑制效果弱。随着掺氢比的增大，火焰的流体动力学不稳定性和热质扩散不稳定性先增强后减弱。二氧化碳对流体动力学不稳定性有抑制作用，对热质扩散不稳定性有促进作用。通过反应动...
摘 要：天然气掺氢技术已被逐渐运用于管道运输，但氢气/甲烷易发生泄漏爆炸事故。文中采用20L球形装置研究了掺氢比和添加CO2对甲烷爆炸特性的影响。实验结果表明：掺氢比对甲烷爆炸压力和火焰传播速度有促进作用，其中对最大爆炸压力上升速率促进作用最显著，二氧化碳对混合气体爆炸压力和火焰传播速度有抑制作用，但对高掺氢比的压力参数较低掺氢比时抑制效果弱。随着掺氢比的增大，火焰的流体动力学不稳定性和热质扩散不稳定性先增强后减弱。二氧化碳对流体动力学不稳定性有抑制作用，对热质扩散不稳定性有促进作用。通过反应动...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0269
PDF(36)
摘要:
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(26)
摘要:
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-2024-0371
PDF(47)
摘要:
航空发动机机匣包容性问题非常复杂，涉及大变形、材料粘塑性及结构非线性动态响应等。本文以某型航空发动机风扇机匣为研究对象，提出一种结合弹道冲击试验和有限元分析评估机匣包容能力的方法。采用叶片型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，并基于商业显式有限元软件LS-DYNA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仿真结果与试验测试结果，二者良好的一致性表明本文数值仿真方法的准确性。最后，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...
航空发动机机匣包容性问题非常复杂，涉及大变形、材料粘塑性及结构非线性动态响应等。本文以某型航空发动机风扇机匣为研究对象，提出一种结合弹道冲击试验和有限元分析评估机匣包容能力的方法。采用叶片型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，并基于商业显式有限元软件LS-DYNA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仿真结果与试验测试结果，二者良好的一致性表明本文数值仿真方法的准确性。最后，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...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0405
PDF(49)
摘要:
为探究高温对大理岩能量特性的影响，利用ANSYS/LS-DYNA对大理岩开展6级温度梯度、 5种冲击速度的动态压缩试验，分析高温动载作用下大理岩力学特性、能量演化的温度效应，最终从能量耗散角度探讨高温大理岩强度失效的能量判据。研究结果表明：（1）HJC本构模型能够合理有效模拟不同温度下大理岩动态变化破坏过程；（2）随着温度的增加，大理岩动态峰值强度和动弹性模量与温度呈二次函数负相关，动态峰值应变与温度呈二次函数正相关，破坏形态由“X型”共轭剪切破坏向粉碎性破坏转变，破碎细粒尺寸减小；（3）当温度...
为探究高温对大理岩能量特性的影响，利用ANSYS/LS-DYNA对大理岩开展6级温度梯度、 5种冲击速度的动态压缩试验，分析高温动载作用下大理岩力学特性、能量演化的温度效应，最终从能量耗散角度探讨高温大理岩强度失效的能量判据。研究结果表明：（1）HJC本构模型能够合理有效模拟不同温度下大理岩动态变化破坏过程；（2）随着温度的增加，大理岩动态峰值强度和动弹性模量与温度呈二次函数负相关，动态峰值应变与温度呈二次函数正相关，破坏形态由“X型”共轭剪切破坏向粉碎性破坏转变，破碎细粒尺寸减小；（3）当温度...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0404
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摘要:
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
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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-2024-0336
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岩石动态本构模型对理解动载下岩石的力学行为和解决岩石动力学问题具有重要作用。基于连续介质损伤力学，建立了一个弹塑性损伤耦合的岩石动态本构模型。该模型以统一强度理论作为屈服准则，并引入动态拉压比充分反映应变率效应；采用有效塑性应变和体积塑性应变表示压损伤变量和用有效塑性应变表示拉损伤变量从而反映拉压条件下岩石不同的损伤演化规律；采用分段函数来刻画岩石拉压条件下的不同塑性硬化行为；基于Fortran语言和LS-DYNA用户材料自定义接口（Umat）对所建立的本构模型进行数值实现；通过岩石单轴和三轴压...
岩石动态本构模型对理解动载下岩石的力学行为和解决岩石动力学问题具有重要作用。基于连续介质损伤力学，建立了一个弹塑性损伤耦合的岩石动态本构模型。该模型以统一强度理论作为屈服准则，并引入动态拉压比充分反映应变率效应；采用有效塑性应变和体积塑性应变表示压损伤变量和用有效塑性应变表示拉损伤变量从而反映拉压条件下岩石不同的损伤演化规律；采用分段函数来刻画岩石拉压条件下的不同塑性硬化行为；基于Fortran语言和LS-DYNA用户材料自定义接口（Umat）对所建立的本构模型进行数值实现；通过岩石单轴和三轴压...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0309
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摘要:
摘 要：为揭示动荷载下硅砂的破碎特性及吸能效应，基于改进的分离式霍普金森杆（SHPB）研究了四种粒组砂样的动力响应特征。结果表明，粒径和应变率会影响砂的动态应力-应变行为。砂的变形可分为弹性、屈服和塑性三个阶段，试样的压实过程主要由屈服阶段的塑性压密和塑性阶段的破碎压密组成；颗粒相对破碎指数与应变率及有效粒径均近似呈正比关系，而与分形维数呈反比；颗粒粒度对吸能效率的影响随颗粒特性的不同而变化（矿物组成、粒径及分化程度等）；相同应力水平下，颗粒粒径越大，能量吸收效率越高；相同加载应变率条件下，颗粒...
摘 要：为揭示动荷载下硅砂的破碎特性及吸能效应，基于改进的分离式霍普金森杆（SHPB）研究了四种粒组砂样的动力响应特征。结果表明，粒径和应变率会影响砂的动态应力-应变行为。砂的变形可分为弹性、屈服和塑性三个阶段，试样的压实过程主要由屈服阶段的塑性压密和塑性阶段的破碎压密组成；颗粒相对破碎指数与应变率及有效粒径均近似呈正比关系，而与分形维数呈反比；颗粒粒度对吸能效率的影响随颗粒特性的不同而变化（矿物组成、粒径及分化程度等）；相同应力水平下，颗粒粒径越大，能量吸收效率越高；相同加载应变率条件下，颗粒...
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doi: 10.11883/bzycj-2024-0102
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摘要:
为降低瓦斯爆炸对煤矿作业人员和煤炭安全开采的巨大威胁，对巷道中不同体积的瓦斯-空气混合气体爆炸超压和冲击气流速度随传播距离衰减的规律进行了深入研究。首先，根据量纲分析法和能量相似律，综合考虑巷道中瓦斯爆炸超压、冲击气流速度随传播距离衰减的影响因素，建立了超压和冲击气流速度随传播距离衰减的无量纲式。其次，对大尺寸巷道中的实验数据进行回归分析，得到了超压、冲击气流速度的衰减模型及二者之间的关系式。最后，对所建立的衰减模型和关系式进行验证。结果表明：混合气体能量、气体积聚量、测点距离、水力直径和巷道截...
为降低瓦斯爆炸对煤矿作业人员和煤炭安全开采的巨大威胁，对巷道中不同体积的瓦斯-空气混合气体爆炸超压和冲击气流速度随传播距离衰减的规律进行了深入研究。首先，根据量纲分析法和能量相似律，综合考虑巷道中瓦斯爆炸超压、冲击气流速度随传播距离衰减的影响因素，建立了超压和冲击气流速度随传播距离衰减的无量纲式。其次，对大尺寸巷道中的实验数据进行回归分析，得到了超压、冲击气流速度的衰减模型及二者之间的关系式。最后，对所建立的衰减模型和关系式进行验证。结果表明：混合气体能量、气体积聚量、测点距离、水力直径和巷道截...
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2025, 45(5): 1-1.
摘要:
2025, 45(5): 1-2.
摘要:
2025, 45(5): 051001.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0250
摘要:
为降低具有初始攻角的弹体在侵彻时产生的横向过载峰值，采用数值模拟方法，研究了一种带锯齿弹身的新型钻地弹以非零攻角姿态侵彻混凝土靶体时其特有的横向降载效应和机理。考虑初始攻角、质心系数等的影响，以常规光滑弹作为对比对象，分析了弹体运动规律、弹靶接触力、接触力矩、接触面积等。结果表明，在1°、2°和3°的小初始攻角范围内，锯齿弹较光滑弹分别降低横向过载峰值约30.6%、5.2%和11.3%，但相应的接触力矩的峰值和脉宽、偏转角度等均有所增大。研究结果揭示了锯齿弹的横向降载机理：锯齿弹身减小了弹靶的接...
为降低具有初始攻角的弹体在侵彻时产生的横向过载峰值，采用数值模拟方法，研究了一种带锯齿弹身的新型钻地弹以非零攻角姿态侵彻混凝土靶体时其特有的横向降载效应和机理。考虑初始攻角、质心系数等的影响，以常规光滑弹作为对比对象，分析了弹体运动规律、弹靶接触力、接触力矩、接触面积等。结果表明，在1°、2°和3°的小初始攻角范围内，锯齿弹较光滑弹分别降低横向过载峰值约30.6%、5.2%和11.3%，但相应的接触力矩的峰值和脉宽、偏转角度等均有所增大。研究结果揭示了锯齿弹的横向降载机理：锯齿弹身减小了弹靶的接...
2025, 45(5): 051101.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0099
摘要:
人工智能/机器学习方法能够发现数据中隐藏的物理规律，构建状态参数与动态结果之间端到端的代理模型，可高效解决强耦合、非线性、多物理等复杂工程问题。在高度非线性的爆炸与冲击动力学领域，选择了一个经典的爆轰驱动问题作为研究对象，以数值模拟结果作为机器学习代理模型的训练数据，将正向模拟与逆向设计有机结合起来，基于深度神经网络技术，构建了特征位置速度剖面、材料动态变形与工程因素之间端到端的代理模型，给出了代理模型的计算精确度，验证了代理模型从速度剖面反演工程因素的能力。结果表明：端到端代理模型具有较高的预...
人工智能/机器学习方法能够发现数据中隐藏的物理规律，构建状态参数与动态结果之间端到端的代理模型，可高效解决强耦合、非线性、多物理等复杂工程问题。在高度非线性的爆炸与冲击动力学领域，选择了一个经典的爆轰驱动问题作为研究对象，以数值模拟结果作为机器学习代理模型的训练数据，将正向模拟与逆向设计有机结合起来，基于深度神经网络技术，构建了特征位置速度剖面、材料动态变形与工程因素之间端到端的代理模型，给出了代理模型的计算精确度，验证了代理模型从速度剖面反演工程因素的能力。结果表明：端到端代理模型具有较高的预...
2025, 45(5): 052301.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0121
摘要:
云雾的起爆状态决定爆轰威力，装置结构和比药量是影响云雾形态的主要因素。基于装置结构与云雾形状相似性的原理，对125 kg云雾的成雾性能进行试验研究，利用高速摄像进行全过程记录，获取了不同轴向强度装置结构和比药量对云雾特征的影响规律。结果表明：大体积燃料抛撒试验的成雾稳定性较好；轴向约束强的复合结构形成的云雾直径具有优势，相同比药量下，复合结构的云雾直径可以达到25.5 m，较强结构的云雾覆盖面积增加13%；比药量为0.8%时，复合结构燃料的成雾性能最佳，125 kg燃料的2次起爆延迟时间为240...
云雾的起爆状态决定爆轰威力，装置结构和比药量是影响云雾形态的主要因素。基于装置结构与云雾形状相似性的原理，对125 kg云雾的成雾性能进行试验研究，利用高速摄像进行全过程记录，获取了不同轴向强度装置结构和比药量对云雾特征的影响规律。结果表明：大体积燃料抛撒试验的成雾稳定性较好；轴向约束强的复合结构形成的云雾直径具有优势，相同比药量下，复合结构的云雾直径可以达到25.5 m，较强结构的云雾覆盖面积增加13%；比药量为0.8%时，复合结构燃料的成雾性能最佳，125 kg燃料的2次起爆延迟时间为240...
2025, 45(5): 053101.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0272
摘要:
为研究冲击作用下混凝土的动态力学性质和裂纹处的动态温度，采用系统响应速率达到微秒级的自搭建高速红外测温系统，结合霍普金森压杆试验装置，通过静态标定试验拟合了钢-聚丙烯纤维混凝土(steel-polypropylene fiber reinforced concrete，SPFRC)的温度曲线。结果表明：混凝土试件的温度演化与力学性能存在明显的耦合效应，钢纤维体积掺量对动力学性能和温度影响很大，混凝土抗压强度随着钢纤维掺量的增加而增大；其中1.5%钢纤维体积掺量的试件表现出最佳的力学性能，当钢纤维...
为研究冲击作用下混凝土的动态力学性质和裂纹处的动态温度，采用系统响应速率达到微秒级的自搭建高速红外测温系统，结合霍普金森压杆试验装置，通过静态标定试验拟合了钢-聚丙烯纤维混凝土(steel-polypropylene fiber reinforced concrete，SPFRC)的温度曲线。结果表明：混凝土试件的温度演化与力学性能存在明显的耦合效应，钢纤维体积掺量对动力学性能和温度影响很大，混凝土抗压强度随着钢纤维掺量的增加而增大；其中1.5%钢纤维体积掺量的试件表现出最佳的力学性能，当钢纤维...
2025, 45(5): 053201.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0239
摘要:
为探究钢纤维增强多孔混凝土材料的水下抗爆防护效果，采用光滑粒子流体动力学与有限元耦合方法建立了“水体-炸药-防护层-钢筋混凝土板”的三维精细化仿真模型，研究了不同纤维配比钢纤维增强多孔混凝土防护层（SAP10S5、SAP10S10、SAP10S15和SAP10S20）和不同炸药质量影响下被防护钢筋混凝土板的损伤演化过程、破坏模式及失效机理，并构建了钢筋混凝土板的损伤等级预测曲线。研究结果表明：水下接触爆炸荷载下，增设钢纤维增强多孔混凝土防护层能够有效降低被防护钢筋混凝土（reinforced c...
为探究钢纤维增强多孔混凝土材料的水下抗爆防护效果，采用光滑粒子流体动力学与有限元耦合方法建立了“水体-炸药-防护层-钢筋混凝土板”的三维精细化仿真模型，研究了不同纤维配比钢纤维增强多孔混凝土防护层（SAP10S5、SAP10S10、SAP10S15和SAP10S20）和不同炸药质量影响下被防护钢筋混凝土板的损伤演化过程、破坏模式及失效机理，并构建了钢筋混凝土板的损伤等级预测曲线。研究结果表明：水下接触爆炸荷载下，增设钢纤维增强多孔混凝土防护层能够有效降低被防护钢筋混凝土（reinforced c...
2025, 45(5): 053202.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0214
摘要:
为了研究冲击荷载作用下含铜矿岩的破碎块度与能量耗散关系，借助分离式霍普金森压杆试验装置，分析不同冲击荷载下含铜凝灰岩的力学特性及能量传递规律，结合分形理论构建耗散能与矿岩破碎块度之间的关系；同时，基于有限离散元方法（finite discrete element method，FDEM）模拟矿岩的裂纹扩展行为。结果表明：随着入射能的增加，透射能、耗散能、反射能三者的能量分布规律基本保持一致，即透射能、耗散能、反射能依次减小；根据耗散能的不同，碎石块度分布也呈现出明显的差异性。当耗散能由19.52...
为了研究冲击荷载作用下含铜矿岩的破碎块度与能量耗散关系，借助分离式霍普金森压杆试验装置，分析不同冲击荷载下含铜凝灰岩的力学特性及能量传递规律，结合分形理论构建耗散能与矿岩破碎块度之间的关系；同时，基于有限离散元方法（finite discrete element method，FDEM）模拟矿岩的裂纹扩展行为。结果表明：随着入射能的增加，透射能、耗散能、反射能三者的能量分布规律基本保持一致，即透射能、耗散能、反射能依次减小；根据耗散能的不同，碎石块度分布也呈现出明显的差异性。当耗散能由19.52...
2025, 45(5): 053301.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0244
摘要:
准确评估钻地武器战斗部侵彻和装药运动爆炸（侵彻动爆）的连续作用是对防护结构遮弹层进行可靠设计的前提。首先，基于装药体积填充和侵彻爆炸分步耦合技术，提出了三阶段弹体侵彻动爆一体化有限元分析方法，通过与已有的装药运动爆炸试验以及普通混凝土（normal strength concrete，NSC）和超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，UHPC）靶体的侵彻静爆试验结果进行对比，充分验证了所提出方法对侵彻爆炸过程中爆炸波传播、靶体内应力峰值和开裂行为及其损伤演...
准确评估钻地武器战斗部侵彻和装药运动爆炸（侵彻动爆）的连续作用是对防护结构遮弹层进行可靠设计的前提。首先，基于装药体积填充和侵彻爆炸分步耦合技术，提出了三阶段弹体侵彻动爆一体化有限元分析方法，通过与已有的装药运动爆炸试验以及普通混凝土（normal strength concrete，NSC）和超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，UHPC）靶体的侵彻静爆试验结果进行对比，充分验证了所提出方法对侵彻爆炸过程中爆炸波传播、靶体内应力峰值和开裂行为及其损伤演...
2025, 45(5): 053302.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0177
摘要:
为研究近爆载荷作用下高强钢板的抗爆性能，首先利用ANSYS/LS-DYNA软件开展了高强钢材料的SHPB冲击试验模拟，标定了表征高强钢动态本构的Johnson-Cook模型参数；基于该参数开展了84组近爆条件下高强钢板的爆炸模拟，系统分析了爆炸冲击波与钢板的相互作用过程，阐明了钢板的宽度及厚度等几何参数对其变形特征与破坏模式的影响规律。此外，通过汇总分析数值模拟结果，进一步提供了近爆作用下高强钢板最大变形位移的预测模型。研究表明：Johnson-Cook模型能有效模拟高强钢在高应变率下的力学行为...
为研究近爆载荷作用下高强钢板的抗爆性能，首先利用ANSYS/LS-DYNA软件开展了高强钢材料的SHPB冲击试验模拟，标定了表征高强钢动态本构的Johnson-Cook模型参数；基于该参数开展了84组近爆条件下高强钢板的爆炸模拟，系统分析了爆炸冲击波与钢板的相互作用过程，阐明了钢板的宽度及厚度等几何参数对其变形特征与破坏模式的影响规律。此外，通过汇总分析数值模拟结果，进一步提供了近爆作用下高强钢板最大变形位移的预测模型。研究表明：Johnson-Cook模型能有效模拟高强钢在高应变率下的力学行为...
2025, 45(5): 053401.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0229
摘要:
为探究破碎浮冰覆盖密度对结构物入水空泡演化的影响，利用高速摄影技术开展了不同破碎浮冰覆盖密度下结构物倾斜入水实验。通过对比不同碎冰覆盖密度工况下的结构物倾斜入水过程，获得了碎冰覆盖密度对结构物倾斜入水空泡演化特性的影响规律。结果表明：与无冰环境相比，当空泡扩张时，破碎浮冰通过阻碍液面流体向外扩张，致使空泡直径减小；而空泡闭合时，碎冰会阻碍液面流体向内收缩，延长空泡扩张时间，此时空泡内空气总量增加，空泡内外压差减小，最终导致空泡闭合延迟。碎冰覆盖密度较小的工况在空泡溃灭时会出现指向空泡内部的射流。...
为探究破碎浮冰覆盖密度对结构物入水空泡演化的影响，利用高速摄影技术开展了不同破碎浮冰覆盖密度下结构物倾斜入水实验。通过对比不同碎冰覆盖密度工况下的结构物倾斜入水过程，获得了碎冰覆盖密度对结构物倾斜入水空泡演化特性的影响规律。结果表明：与无冰环境相比，当空泡扩张时，破碎浮冰通过阻碍液面流体向外扩张，致使空泡直径减小；而空泡闭合时，碎冰会阻碍液面流体向内收缩，延长空泡扩张时间，此时空泡内空气总量增加，空泡内外压差减小，最终导致空泡闭合延迟。碎冰覆盖密度较小的工况在空泡溃灭时会出现指向空泡内部的射流。...
2025, 45(5): 054101.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0181
摘要:
为探究超高速撞击条件下混凝土靶内的应力波特性，建立了基于PVDF（polyvinylidene difluoride）压电应力计的应力波测试系统，研究了PVDF压电应力计的标定方法，测量了克级柱形93W钨合金弹体超高速撞击条件下混凝土靶体内的应力波形，并利用数值模拟方法分析了应力波的产生和传播机制。结果表明：PVDF压电应力计的动态灵敏度系数为(17.5±0.5) pC/N；信噪比高的超高速撞击条件下实验测量的混凝土靶内的应力波形与数值模拟结果吻合较好，模拟和实验获得的应力波峰值的最大偏差不超过...
为探究超高速撞击条件下混凝土靶内的应力波特性，建立了基于PVDF（polyvinylidene difluoride）压电应力计的应力波测试系统，研究了PVDF压电应力计的标定方法，测量了克级柱形93W钨合金弹体超高速撞击条件下混凝土靶体内的应力波形，并利用数值模拟方法分析了应力波的产生和传播机制。结果表明：PVDF压电应力计的动态灵敏度系数为(17.5±0.5) pC/N；信噪比高的超高速撞击条件下实验测量的混凝土靶内的应力波形与数值模拟结果吻合较好，模拟和实验获得的应力波峰值的最大偏差不超过...
2025, 45(5): 055201.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0112
摘要:
为研究爆破漏斗的形成过程和机理，并探究该过程中爆炸应力波与爆生气体的破岩作用，基于双指数型爆炸载荷函数和爆生气体压力状态方程，构建了考虑药包爆破动-静时序作用的爆炸载荷加载模型，结合爆炸应力波和爆生气体的加载特点，建立了爆破漏斗离散元数值模型，并开展了被爆岩体的裂隙发育及破碎抛掷过程的模拟研究，对比了加载和不加载爆生气体的模拟结果，探讨了爆破漏斗形成过程中爆炸应力波和爆生气体的不同作用。结果表明：考虑药包爆破动-静时序作用的爆炸载荷加载模型模拟的爆破漏斗尺寸与现场试验结果基本吻合，可以较好地反映...
为研究爆破漏斗的形成过程和机理，并探究该过程中爆炸应力波与爆生气体的破岩作用，基于双指数型爆炸载荷函数和爆生气体压力状态方程，构建了考虑药包爆破动-静时序作用的爆炸载荷加载模型，结合爆炸应力波和爆生气体的加载特点，建立了爆破漏斗离散元数值模型，并开展了被爆岩体的裂隙发育及破碎抛掷过程的模拟研究，对比了加载和不加载爆生气体的模拟结果，探讨了爆破漏斗形成过程中爆炸应力波和爆生气体的不同作用。结果表明：考虑药包爆破动-静时序作用的爆炸载荷加载模型模拟的爆破漏斗尺寸与现场试验结果基本吻合，可以较好地反映...
2025, 45(5): 055202.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0159
摘要:
为探究多次落石冲击下棚洞结构的动力响应特征，建立并验证了基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件的落石冲击棚洞FEM-SPH耦合数值模型，并结合LS-DYNA完全重启动技术，研究了落石冲击速度、质量、冲击角度、形状等4个因素对多次落石冲击棚洞结构动力响应的影响。结果表明：冲击力、缓冲层顶部冲击位移、棚顶位移、棚洞塑性应变均与落石质量、速度、冲击方向与棚洞平面的夹角呈正相关；长方体落石冲击产生的冲击力、棚顶位移和塑性应变均大于球体落石，球体落石产生的冲击位移大于长方体；对于长方体落石，冲击位移、棚...
为探究多次落石冲击下棚洞结构的动力响应特征，建立并验证了基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件的落石冲击棚洞FEM-SPH耦合数值模型，并结合LS-DYNA完全重启动技术，研究了落石冲击速度、质量、冲击角度、形状等4个因素对多次落石冲击棚洞结构动力响应的影响。结果表明：冲击力、缓冲层顶部冲击位移、棚顶位移、棚洞塑性应变均与落石质量、速度、冲击方向与棚洞平面的夹角呈正相关；长方体落石冲击产生的冲击力、棚顶位移和塑性应变均大于球体落石，球体落石产生的冲击位移大于长方体；对于长方体落石，冲击位移、棚...
2025, 45(5): 055401.
doi: 10.11883/bzycj-2024-0093
摘要:
为探究常用增材制造用铝及铝硅合金粉尘的爆炸特性，采用20 L球形爆炸装置，对Al、Al-12Si和Al-20Si等3种样品进行密闭空间内的爆炸实验，测试其在不同影响因素下爆炸参数的变化，采用热重分析-差示扫描量热法分析样品的热氧化特性。结果表明：随着合金中硅含量的增加，爆炸下限升高，最大爆炸压力及爆炸峰值温度下降，氧化过程的放热量减少，氧化速率减慢；Al、Al-12Si和Al-20Si达到最大爆炸压力的质量浓度分别为300、750和900 g/m3；当点火能量增加时，铝硅合金的最大爆炸压力上升速...
为探究常用增材制造用铝及铝硅合金粉尘的爆炸特性，采用20 L球形爆炸装置，对Al、Al-12Si和Al-20Si等3种样品进行密闭空间内的爆炸实验，测试其在不同影响因素下爆炸参数的变化，采用热重分析-差示扫描量热法分析样品的热氧化特性。结果表明：随着合金中硅含量的增加，爆炸下限升高，最大爆炸压力及爆炸峰值温度下降，氧化过程的放热量减少，氧化速率减慢；Al、Al-12Si和Al-20Si达到最大爆炸压力的质量浓度分别为300、750和900 g/m3；当点火能量增加时，铝硅合金的最大爆炸压力上升速...
