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高聚物粘结炸药冲击起爆统计热点反应速率模型

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兵工学报 2021年第11期42卷 2379-2387页

作者：白志玲段卓平黄风雷北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为深入探索非均质固体炸药冲击起爆热点机制,重点关注炸药孔洞尺寸分布及热点点火临界条件,建立高聚物粘结炸药(PBX)冲击起爆统计热点反应速率模型,描述热点形成、形核或消亡、点火后燃烧反应演化直至快速转为爆轰的全过程。奥克托今(H... 详细信息

为深入探索非均质固体炸药冲击起爆热点机制,重点关注炸药孔洞尺寸分布及热点点火临界条件,建立高聚物粘结炸药(PBX)冲击起爆统计热点反应速率模型,描述热点形成、形核或消亡、点火后燃烧反应演化直至快速转为爆轰的全过程。奥克托今(HMX)基PBX9501和三氨基三硝基甲苯(TATB)基LX-17炸药冲击起爆过程的数值模拟结果显示,反应流场中波到达时间的计算值与实验值偏差小于3.7%,初步验证了统计热点反应速率模型的合理性,且相比文献[21-24]的统计模型适应性更强。研究结果表明:孔洞尺寸分布对非均质固体炸药冲击起爆感度影响显著;HMX基PBX炸药冲击起爆爆轰成长过程呈加速反应特性,而TATB基PBX炸药表现为稳定反应特性,进一步提高了对HMX/TATB混合基钝感高能炸药冲击起爆机理的认识。

关键词：高聚物粘结炸药冲击起爆统计热点反应速率模型孔洞尺寸分布

基于地面反射冲击波与遗传算法的动爆超压场重建方法

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安全与环境学报 2022年第4期22卷 1872-1878页

作者：吕中杰李浩阳高晨宇朱学亮黄风雷北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

通过构建动爆超压函数,建立了一种基于遗传算法的运动装药爆炸超压场重建方法。以静爆自由场超压函数为基础,增添装药运动项、冲击波壁面反射项,构建动爆地面反射超压函数。基于动爆地面反射超压函数构建遗传算法中的适应度函数,结合实... 详细信息

通过构建动爆超压函数,建立了一种基于遗传算法的运动装药爆炸超压场重建方法。以静爆自由场超压函数为基础,增添装药运动项、冲击波壁面反射项,构建动爆地面反射超压函数。基于动爆地面反射超压函数构建遗传算法中的适应度函数,结合实测超压确定动爆参数,配合动爆超压函数重建超压场。经试验验证,本方案能够在超压测点较少的情况下有效重建动爆地面反射超压场,且重建动爆超压最大偏差低于7%。

关键词：安全工程超压场重建动态爆炸地面反射超压遗传算法

含氟高分子材料在浓硫酸介质中的耐腐蚀性机理

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工程塑料应用 2023年第10期51卷 132-139页

作者：宗韧哲王志强蔡尚脉陆铭仝毅黄风雷北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314019 北京橡胶工业研究设计院有限公司北京100143

为明晰含氟高分子材料的耐腐蚀性机理,采用分子动力学方法研究了浓硫酸溶液在聚四氟乙烯(PTFE)与聚全氟乙丙烯(FEP)中的扩散行为,计算了浓硫酸溶液中氢离子在不同共混体系模型中的均方位移与扩散系数,并通过PTFE和FEP在不同温度和时间... 详细信息

为明晰含氟高分子材料的耐腐蚀性机理,采用分子动力学方法研究了浓硫酸溶液在聚四氟乙烯(PTFE)与聚全氟乙丙烯(FEP)中的扩散行为,计算了浓硫酸溶液中氢离子在不同共混体系模型中的均方位移与扩散系数,并通过PTFE和FEP在不同温度和时间下的浓硫酸浸泡实验,采用质量损失率、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和力学性能分析方法对实验前后的试样进行表征。结果表明,在分子动力学模拟中,浓硫酸中的氢离子在PTFE中的均方位移和扩散系数更大,扩散更剧烈。在常温浸泡实验后,PTFE和FEP都出现了轻微的渗透腐蚀现象,PTFE孔洞上方相连处出现断缺,FEP表面则出现孔洞,两者的质量和力学性能都略微减少。在高温浸泡实验后,PTFE和FEP的孔洞直径均略微增加,质量损失率分别为0.113%和0.091%,断裂伸长率分别下降了34%和9%,但两者的化学结构基本无变化,均体现出了良好的耐腐蚀性,且FEP的耐腐蚀性能表现更优异。

关键词：聚四氟乙烯聚全氟乙丙烯耐腐蚀性浓硫酸分子动力学

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内部爆炸加载下变壁厚壳体破碎性研究

北京理工大学学报 2015年第10期35卷 1001-1005页

作者：张志彪黄风雷北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为研究变壁厚壳体在内部爆炸加载下的破碎规律,设计了不同锥度的变壁厚壳体并分别从两端起爆,采用砂箱静爆法进行试验,回收了变壁厚壳体膨胀破裂生成的自然破片.回收数据表明,从大端起爆时变壁厚壳体产生的破片数多于从小端起爆的情况,... 详细信息

为研究变壁厚壳体在内部爆炸加载下的破碎规律,设计了不同锥度的变壁厚壳体并分别从两端起爆,采用砂箱静爆法进行试验,回收了变壁厚壳体膨胀破裂生成的自然破片.回收数据表明,从大端起爆时变壁厚壳体产生的破片数多于从小端起爆的情况,外表面锥度较大的壳体发生拉剪混合断裂的范围显著扩大.采用Mott分布对破片数据进行拟合后,发现在相同结构下,从大端起爆时破片的特征质量更小.基于Autodyn软件中的Stochastic随机破坏模型,对试验各工况进行了数值模拟,破片累积数分布结果与试验吻合较好,各工况之间的破片Mott特征质量规律与试验结果一致.

关键词：变壁厚壳体爆炸加载破片

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弹体侵彻钢筋混凝土靶开坑深度研究

北京理工大学学报 2018年第6期38卷 565-571页

作者：张爽武海军黄风雷北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

研究弹体侵彻靶板的开坑深度,有助于提升侵深和过载的计算精度.首先,通过总结对比现有的开坑深度模型以及试验数据的回归分析,建立了考虑弹体质量和初速度的开坑深度模型.然后,以此为基础给出了弹体侵彻钢筋混凝土靶开坑深度的计算方法... 详细信息

研究弹体侵彻靶板的开坑深度,有助于提升侵深和过载的计算精度.首先,通过总结对比现有的开坑深度模型以及试验数据的回归分析,建立了考虑弹体质量和初速度的开坑深度模型.然后,以此为基础给出了弹体侵彻钢筋混凝土靶开坑深度的计算方法.最后,结合作者早前建立的钢筋混凝土动态球形空腔膨胀理论,利用文献试验数据对开坑深度模型进行了应用对比分析.本文模型考虑了弹体质量、初速度以及首层钢筋网埋设深度等因素的影响,可用于分析不同质量、不同初速度弹体侵彻钢筋混凝土靶的开坑深度.

关键词：侵彻钢筋混凝土开坑深度弹体质量初速度

CFRP复合材料层合圆筒轴向压缩试验与数值模拟

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复合材料学报 2013年第2期30卷 159-164页

作者：田春雷皮爱国黄风雷北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 军械工程学院弹药工程系石家庄050003

制备了端部带有加强箍的三种不同高度的碳纤维增强复合材料(CFRP)厚壁圆筒和层合板试样;对圆筒试样进行了准静态轴向压缩性能实验和速度在7.67～12.01m.s-1范围内的轴向冲击压缩试验,分别研究了长径比、冲击速率、端部加强等因素对轴向... 详细信息

制备了端部带有加强箍的三种不同高度的碳纤维增强复合材料(CFRP)厚壁圆筒和层合板试样;对圆筒试样进行了准静态轴向压缩性能实验和速度在7.67～12.01m.s-1范围内的轴向冲击压缩试验,分别研究了长径比、冲击速率、端部加强等因素对轴向抗压强度、失效模式的影响规律;对CFRP层合板试样进行了不同应变率下的面内压缩试验。运用ANSYS/LS-DYNA软件对落锤加载下复合材料圆筒的响应过程进行了数值模拟。结果表明:采用端部加强方式不仅可以避免CFRP圆筒出现端部"开花式"渐进破坏的失效模式,而且能有效提高轴向抗压强度;层合板和圆筒试样的抗压强度均具有明显的正应变率效应;数值模拟结果与实验数据具有较好的一致性。

关键词： CFRP 层合圆筒结构 ANSYS LS-DYNA 轴向压缩数值模拟

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混凝土材料动态球形空腔膨胀的数值模拟

北京理工大学学报 2010年第1期30卷 5-9页

作者：王一楠黄风雷北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为了验证固体中的空腔膨胀理论,基于混凝土三段式本构模型,用有限元方法对混凝土材料动态球形空腔膨胀进行了数值模拟.数值模拟结果表明,当空腔膨胀压力超过一定阈值后,空腔边界将以该压力对应的恒定速度膨胀,符合空腔膨胀理论中膨胀压... 详细信息

为了验证固体中的空腔膨胀理论,基于混凝土三段式本构模型,用有限元方法对混凝土材料动态球形空腔膨胀进行了数值模拟.数值模拟结果表明,当空腔膨胀压力超过一定阈值后,空腔边界将以该压力对应的恒定速度膨胀,符合空腔膨胀理论中膨胀压力与边界膨胀速度的函数关系.进一步分析表明膨胀压力阈值与混凝土强度呈线性关系.混凝土中空腔边界到弹性波阵面之间的径向应力场分布与理论计算相符,证实了数值模拟的可靠性,揭示了空腔膨胀的物理过程.

关键词：动态球形空腔膨胀数值模拟混凝土

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PBX炸药粘弹性损伤本构关系研究

北京理工大学学报 2007年第11期27卷 945-947,960页

作者：周栋黄风雷姚惠生北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

应用广义能量释放率及动态断裂理论,结合粘弹性效应建立了PBX炸药的统计细观损伤本构模型,将该模型嵌入到Ls-dyna有限元程序中对平面撞击实验进行了数值计算.通过与实验结果比较表明,建立的细观损伤本构模型能较好地描述PBX炸药在冲击... 详细信息

应用广义能量释放率及动态断裂理论,结合粘弹性效应建立了PBX炸药的统计细观损伤本构模型,将该模型嵌入到Ls-dyna有限元程序中对平面撞击实验进行了数值计算.通过与实验结果比较表明,建立的细观损伤本构模型能较好地描述PBX炸药在冲击作用下的动态损伤力学行为.

关键词： PBX炸药统计细观损伤本构模型 Ls-dyna

冲击波作用下反射面天线辐射特性数值模拟研究

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北京理工大学学报 2009年第9期29卷 763-766页

作者：刘彦袁俊明张庆明黄风雷北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为研究雷达天线在冲击波作用下的结构变形对天线辐射特性的影响规律,采用LS-DYNA软件计算冲击波作用下天线的结构变形,将获得的变形天线模型导入到FEKO软件中,计算了不同变形下天线的远区辐射场.根据冲击波与天线的交会方式,分别研究了... 详细信息

为研究雷达天线在冲击波作用下的结构变形对天线辐射特性的影响规律,采用LS-DYNA软件计算冲击波作用下天线的结构变形,将获得的变形天线模型导入到FEKO软件中,计算了不同变形下天线的远区辐射场.根据冲击波与天线的交会方式,分别研究了冲击波正面、反面、倾斜作用下天线辐射方向图的变化.结果表明,相同距离上冲击波正面作用对辐射方向图的影响比反面和倾斜作用下大.

关键词：冲击波天线反射面辐射方向图数值模拟