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钨合金杆在线型聚能射流作用下变形断裂的机制及其特性

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兵工学报 2020年第S02期41卷 135-143页

作者：刘岩龙仁荣张庆明郭香华刘瀚陈利北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为研究钨合金杆在线型聚能射流作用下变形断裂的机制及其特性,通过静态实验研究自由状态下钨合金杆在线型聚能射流作用下的变形断裂特征。在验证模型的基础上利用ANSYS/LS-DYNA软件模拟线型聚能射流对静态钨合金杆和以不同角度对运动钨... 详细信息

为研究钨合金杆在线型聚能射流作用下变形断裂的机制及其特性,通过静态实验研究自由状态下钨合金杆在线型聚能射流作用下的变形断裂特征。在验证模型的基础上利用ANSYS/LS-DYNA软件模拟线型聚能射流对静态钨合金杆和以不同角度对运动钨合金杆的作用过程,分析其断裂特征及断裂机理。结果表明:在线型聚能射流冲击下,静态和运动钨合金杆均断裂成几截,钨合金杆的断裂不是由于射流的侵彻作用,断裂的主要机制是钨合金杆在线型射流的冲击作用下变形引起的拉伸和剪切失效引起的断裂;断裂位置和断裂截数与线型聚能射流和运动钨合金杆之间的夹角有关。研究结果可为拦截长杆弹的新型反应装甲设计提供数据参考。

关键词：钨合金杆线型聚能射流数值模拟变形断裂

激波管内压力脉冲演化特性及模拟空爆冲击波的方法研究

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兵工学报 2023年第12期44卷 3815-3825页

作者：周岳兰裴鲁龙仁荣张庆明刘博文任健康北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 西安机电信息技术研究所陕西西安710065

为利用激波管实现空中爆炸冲击波的模拟,开展了管内压力脉冲演化特性的研究。结合激波管内压力脉冲特性的实验和数值模拟,分析高压气体驱动激波管内形成类似于空中爆炸冲击波激波的过程,总结得到激波管参数对激波特征的影响规律。研究... 详细信息

为利用激波管实现空中爆炸冲击波的模拟,开展了管内压力脉冲演化特性的研究。结合激波管内压力脉冲特性的实验和数值模拟,分析高压气体驱动激波管内形成类似于空中爆炸冲击波激波的过程,总结得到激波管参数对激波特征的影响规律。研究结果表明:激波管内产生的激波是平面波;适当调整激波管高压段与低压段的长度比,可以使低压段内反射稀疏波追赶上右行激波波阵面,在追上位置处形成类似空中爆炸冲击波的激波,高压段压力和长度的减小,稀疏波更容易追赶上激波波阵面;结合量纲分析,建立了形成模拟空中爆炸冲击波所需最小低压段长度,以及所形成的激波峰值超压、正压持续时间等特征参量与激波管内压力、长度等参数之间的关系,为模拟空中爆炸冲击波激波管的设计提供基础理论和数据支撑。

关键词：激波管激波冲击波超压正压持续时间

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多层复合结构对高速破片的防护特性

兵工学报 2020年第S02期41卷 169-175页

作者：陆阳予张庆明薛一江龙仁荣刘文近北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

目前破片防护结构的研究多集中在小质量(1 g以下)破片的超高速(3 km/s以上)撞击和大质量(10 g以上)破片的低速(1 km/s以下)撞击,而对于质量5~10 g破片高速(1~2 km/s)撞击的防护研究较少。针对高速厘米级破片开展多层复合结构防护特性研... 详细信息

目前破片防护结构的研究多集中在小质量(1 g以下)破片的超高速(3 km/s以上)撞击和大质量(10 g以上)破片的低速(1 km/s以下)撞击,而对于质量5~10 g破片高速(1~2 km/s)撞击的防护研究较少。针对高速厘米级破片开展多层复合结构防护特性研究。采用二级轻气炮为加载平台,将6 g 7075-T651铝合金柱形弹丸以1.5~1.7 km/s发射撞击3层防护结构靶板,分析其防护特性,并对比不同结构与材料两种防护结构方案,得到一种基于碳化硼与Kevlar复合材料的优化防护结构。利用三维Autodyn软件进行数值仿真计算,将实验结果与数值计算结果对比,验证了数值计算模型参数的有效性。通过仿真计算,得到破片撞击复合结构防护板的能量传递过程,同时得出复合结构板铺层顺序的合理化方案。

关键词：高速破片多层复合结构防护特性柱形弹丸能量传递

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舱内爆炸角隅汇聚反射冲击波超压特性研究

爆炸与冲击 2023年第1期43卷 33-49页

作者：刘博文龙仁荣张庆明巨圆圆钟贤哲汪海洋刘文近北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 海军研究院北京100161

为研究密闭舱室内爆角隅汇聚反射冲击波超压特性,利用缩比模型进行了某典型舱室内爆试验,得到远离角隅、两面角隅和三面角隅处的冲击波载荷,结合数值模拟研究了3种特征位置处冲击波传播规律及载荷特征。研究结果表明:远离角隅处壁面反... 详细信息

为研究密闭舱室内爆角隅汇聚反射冲击波超压特性,利用缩比模型进行了某典型舱室内爆试验,得到远离角隅、两面角隅和三面角隅处的冲击波载荷,结合数值模拟研究了3种特征位置处冲击波传播规律及载荷特征。研究结果表明:远离角隅处壁面反射冲击波超压曲线呈现单峰结构,反射冲击波以球面波传播;距两面角隅一定范围内冲击波超压曲线呈现双峰结构,两面角隅冲击波超压曲线呈现单峰结构,角隅汇聚反射冲击波以椭球状传播;距三面角隅一定范围内冲击波超压曲线呈现多峰结构,三面角隅冲击波超压曲线呈现单峰结构,角隅汇聚反射冲击波以球面波传播;在合理假设条件下,根据量纲分析及数值模拟结果,得到首次冲击时角隅汇聚反射冲击波载荷经验计算公式。

关键词：舱内爆炸角隅冲击波量纲分析

内爆作用下金属壳体与纤维复合材料增强壳体动态响应特性

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兵工学报 2020年第S02期41卷 128-134页

作者：甘云丹张庆明张秀珍龙仁荣苏健军仲凯梁浩哲西安近代化学研究所陕西西安710065 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 康跃科技股份有限公司山东寿光262711

为了研究金属壳体(MS)和纤维复合材料增强壳体(FCRS)的动态响应特征,采用三维数字图像相关方法和经验模态分解-希尔伯特黄变换研究了两种壳体结构在内爆作用下的响应过程。通过对比不同时刻的动态响应可知:FCRS动态变形过程复杂,径向变... 详细信息

为了研究金属壳体(MS)和纤维复合材料增强壳体(FCRS)的动态响应特征,采用三维数字图像相关方法和经验模态分解-希尔伯特黄变换研究了两种壳体结构在内爆作用下的响应过程。通过对比不同时刻的动态响应可知:FCRS动态变形过程复杂,径向变形的同时不仅伴随着轴向变形,还伴随着复合材料层与层之间以及与内衬间的摩擦,大大削弱了爆炸载荷作用在结构上的能量,降低了其最大变形和塑性变形。对比两种壳体振动能量在时频域内的分布特征可知:FCRS可降低内爆作用下壳体能量过度集中对结构破坏的概率。以上结果表明FCRS的抗爆性能明显优于MS.

关键词：金属壳体纤维复合材料增强壳体爆炸动态响应数字图像相关

初始条件对氢氧爆轰气体炮内弹道性能的影响规律

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高压物理学报 2021年第6期35卷 61-70页

作者：胡天翔张庆明薛一江龙仁荣任思远北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为分析不同初始条件对氢氧爆轰气体炮内弹道性能的影响,基于计算流体力学方法,利用FLUENT软件建立了氢氧爆轰气体炮二维数值计算模型,同时基于40 mm口径气体炮开展发射实验,对计算模型的有效性进行了验证。通过数值模拟,得到了初始压力... 详细信息

为分析不同初始条件对氢氧爆轰气体炮内弹道性能的影响,基于计算流体力学方法,利用FLUENT软件建立了氢氧爆轰气体炮二维数值计算模型,同时基于40 mm口径气体炮开展发射实验,对计算模型的有效性进行了验证。通过数值模拟,得到了初始压力、氮气含量和反应气体配比对氢氧爆轰气体炮内弹道性能的影响规律。结果表明:提升气室初始压力和氮气含量均可以有效地提高弹丸发射速度,同时氮气能够降低气室平均温度,提升反应气体的能量利用率;存在反应气体的优化配比,在保持初始压力不变的条件下,通过注入适量的氮气能够在提高能量利用率的同时得到较高的发射速度。

关键词：气体炮内弹道氢氧爆轰初始条件

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近地小天体对地撞击成坑模型研究进展

爆炸与冲击 2021年第12期41卷 84-99页

作者：刘文近张庆明马晓荷龙仁荣任健康龚自正武强任思远北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京卫星环境工程研究所北京100094

近地小天体对地撞击成坑是行星研究的前沿问题之一。本文中介绍了陨石坑成坑过程与类型、实验室模拟成坑现象和陨石坑成坑模型律,分析了近地小天体对地撞击成坑机理和点源模型的不足,指出了近地小天体对地撞击成坑未来研究的发展趋势。

关键词：陨石坑超高速碰撞点源模型相似律耦合参数

水滴超高速撞击Whipple防护结构的毁伤特性

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高压物理学报 2022年第4期36卷 77-88页

作者：赵微陈利张庆明龙仁荣薛一江刘文近孙乔溪北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

采用水中泡大的高吸水性材料模拟水滴,开展了常温下直径为3.7和6.4 mm的球形水滴超高速正撞击典型Whipple防护结构(由缓冲板和效应板构成)的实验研究,得到了不同直径的水滴弹丸撞击下双层铝板的毁伤特性。采用LS-DYNA软件的有限元方法-... 详细信息

采用水中泡大的高吸水性材料模拟水滴,开展了常温下直径为3.7和6.4 mm的球形水滴超高速正撞击典型Whipple防护结构(由缓冲板和效应板构成)的实验研究,得到了不同直径的水滴弹丸撞击下双层铝板的毁伤特性。采用LS-DYNA软件的有限元方法-光滑粒子流体动力学(finite element method-smoothed particle hydrodynamics,FEM-SPH)自适应方法对Whipple防护结构在直径为3~7 mm的水滴不同速度撞击下的毁伤特性进行了研究,分析了水滴直径、撞击速度、靶板厚度等因素的影响,给出了2~8 km/s速度范围内水滴超高速撞击铝板的无量纲穿孔直径经验公式,得到了3~7 mm水滴弹丸击穿Whipple防护结构所需的最低速度。

关键词：水滴超高速撞击 FEM-SPH自适应方法穿孔特性

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依兰陨石坑形成过程数值模拟研究

爆炸与冲击 2023年第3期43卷 115-125页

作者：任健康张庆明刘文近龙仁荣龚自正张品亮宋光明武强任思远北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京卫星环境工程研究所北京100094

基于iSALE-2D仿真代码对依兰陨石坑的形成过程进行了研究,采用欧拉算法开展数值模拟,探讨了依兰陨石坑的撞击条件,统计分析了成坑过程中熔化层的形成与分布规律,结合点源成坑相似律模型,拟合得到强度机制下的成坑半径关系式。研究结果... 详细信息

基于iSALE-2D仿真代码对依兰陨石坑的形成过程进行了研究,采用欧拉算法开展数值模拟,探讨了依兰陨石坑的撞击条件,统计分析了成坑过程中熔化层的形成与分布规律,结合点源成坑相似律模型,拟合得到强度机制下的成坑半径关系式。研究结果表明一颗直径120 m、撞击速度12 km/s的花岗岩质小行星垂直撞击地表形成一个与依兰陨石坑形态相似的陨石坑,再现了成坑形成的3个阶段:接触与压缩阶段、开坑阶段、后期调整阶段。大部分熔体在坑底呈分层堆叠分布,少量熔体随抛射物沉积在靶体表面,呈离散状分布,完全熔化材料质量约为撞击体质量的24倍。直径120 m、撞击速度12 km/s工况模拟结果与拟合的成坑半径关系式结果相对误差10.3%。

关键词：陨石坑 iSALE-2D 超高速碰撞冲击熔化

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