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起爆方式对非圆截面装药结构释能特性的影响

高压物理学报 2022年第3期36卷 126-134页

作者：张广华沈飞刘睿王辉西安近代化学研究所陕西西安710065 北京理工大学机电学院北京100081

为了研究不同起爆方式下非圆截面装药结构的释能规律,采用AUTODYN软件开展了非圆截面装药结构在不同起爆方式下的释能特性数值模拟,分析了起爆方式对爆轰波形演变、破片质量、破片初速的影响。结果表明:由于装药结构的特殊性,采用端部... 详细信息

为了研究不同起爆方式下非圆截面装药结构的释能规律,采用AUTODYN软件开展了非圆截面装药结构在不同起爆方式下的释能特性数值模拟,分析了起爆方式对爆轰波形演变、破片质量、破片初速的影响。结果表明:由于装药结构的特殊性,采用端部单点起爆时装药能量分布不均匀,部分区域产生大量的无效小质量破片,且不同位置处的破片初速波动较大;采用端部两点和端部三点起爆时,能够对爆轰能量起到匀化效果,减少无效破片数量,提升破片初速的一致性。由此证明通过调整起爆方式可以对非圆截面装药结构的能量输出结构进行有效调控,对其周向能量场起到匀化效果。

关键词：起爆方式非圆截面装药释能特性爆轰波形破片质量破片初速

W骨架/Zr基非晶合金复合材料破片的冲击释能特性

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稀有金属材料与工程 2020年第8期49卷 2549-2556页

作者：张云峰罗兴柏刘国庆施冬梅张玉令甄建伟陆军工程大学河北石家庄050000

W骨架/Zr基非晶合金复合材料是一种新型含能结构材料。采用准密封箱冲击超压实验,研究了W骨架/Zr基非晶合金复合材料的在不同冲击速度下和靶板厚度下的冲击释能特性。并根据温度控制含能结构材料冲击诱发化学反应的热动力学理论,确定了... 详细信息

W骨架/Zr基非晶合金复合材料是一种新型含能结构材料。采用准密封箱冲击超压实验,研究了W骨架/Zr基非晶合金复合材料的在不同冲击速度下和靶板厚度下的冲击释能特性。并根据温度控制含能结构材料冲击诱发化学反应的热动力学理论,确定了材料的化学反应参数,分析了材料的热化学反应特性。结果表明,材料冲击超压峰值与冲击速度正相关,其激发反应阈值为766m/s,在相同速度下,有使破片靶后释能效率最大化的最优靶板厚度,但在8 mm厚钢靶范围内,前板厚度对冲击释能特性影响不大。材料冲击激发化学反应的冲击压力阈值Pc=18.37GPa,对应的理论温度阈值Tc=3736.6K。材料反应效率随着冲击压力和击波温度的增加而增加,在40 GPa冲击压力范围内,材料并未完全反应,其理论反应效率达到61.5%。

关键词：含能结构材料 W骨架/Zr基非晶合金复合材料冲击诱发化学反应释能特性

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新型亚稳态合金材料冲击释能特性

含能材料 2019年第8期27卷 692-697,I0004页

作者：张云峰刘国庆李晨施冬梅张玉令甄建伟陆军工程大学石家庄校区

为研究新型ZrNiAlCuAg亚稳态合金材料的冲击释能特性,采用准密封箱试验系统对含能破片进行了冲击超压试验,研究了材料在不同冲击速度下的超压时程曲线变化规律、超压峰值和超压峰值增长率。对比了新型ZrNiAlCuAg亚稳态合金材料与多种多... 详细信息

为研究新型ZrNiAlCuAg亚稳态合金材料的冲击释能特性,采用准密封箱试验系统对含能破片进行了冲击超压试验,研究了材料在不同冲击速度下的超压时程曲线变化规律、超压峰值和超压峰值增长率。对比了新型ZrNiAlCuAg亚稳态合金材料与多种多功能含能结构材料的单位质量能量密度和单位体积能量密度。结果表明材料超压时程曲线呈先急速上升后缓慢下降的特点,其超压峰值、超压峰值增长率均与冲击速度正相关;当冲击速度大于1400 m·s^-1时,其反应效率接近40%。低速冲击时,材料的能量密度与其它含能破片相近,冲击速度达到1100 m·s^-1时,其能量密度快速上升,并超越其它种类含能破片,当冲击速度为1485 m·s^-1时,新型ZrNiAlCuAg亚稳态合金材料的单位质量能量密度达到3.83 kJ·g^-1,单位体积能量密度达到0.026 kJ·mm^-3。

关键词：多功能含能结构材料亚稳态合金冲击诱发化学反应释能特性能量密度

爆炸作用下Al/Mg/CuO活性壳体的释能特性

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含能材料 2021年第5期29卷 422-427,I0006页

作者：郑腾梁晓璐郑佳辰赵向军贾宇胡宏伟西安近代化学研究所陕西西安710065 西安交通大学陕西西安710049

为了研究Al/Mg/CuO活性壳体战斗部的爆炸能量释放特性,通过超高速转镜摄像机以及冲击波超压测试,得到了活性壳体在爆炸加载作用下的破碎过程图像以及不同尺寸样弹在典型距离处的冲击波超压,分析了活性壳体参与爆炸的反应时间、活性材料... 详细信息

为了研究Al/Mg/CuO活性壳体战斗部的爆炸能量释放特性,通过超高速转镜摄像机以及冲击波超压测试,得到了活性壳体在爆炸加载作用下的破碎过程图像以及不同尺寸样弹在典型距离处的冲击波超压,分析了活性壳体参与爆炸的反应时间、活性材料粒径对冲击波超压的影响,获得了冲击波超压随比例距离的变化规律。结果表明:活性壳体在爆炸加载下能够参与爆炸反应,释放能量时间相对于爆轰反应有微秒级延迟,在比例距离2.52~3.15 m·kg^(-1)/3范围内,提高了冲击波超压,火球持续燃烧时间延长1倍以上。粒径7μm活性材料制成的活性壳体样弹比粒径20μm活性材料制成的样弹冲击波超压提高了13.3%~14.4%,较小粒径的活性材料更容易与爆轰产物反应;与裸装药和铝壳样弹相比,活性壳体样弹的冲击波超压、冲量均有明显提高,在比例距离2.1~8.4 m·kg^(-1)/3范围,冲击波超压提高了6%~32%,冲量提高了13%~38%。

关键词： Al/Mg/CuO活性材料活性壳体爆炸加载释能特性冲击波超压冲量

Al/PTFE活性破片冲击起爆释能特性研究

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Al/PTFE活性破片冲击起爆释能特性研究

作者：苏书艺湘潭大学

学位级别：硕士

为了进一步提高导弹战斗部的杀伤威力,越来越多的研究机构开始重视在战斗部上使用活性材料的问题,而活性金属材料便是最佳的选项之一,由其制成的活性毁伤元同时拥有金属的力学强度、高能炸药的化学能量以及惰性材料的安全性,这些特点让... 详细信息

为了进一步提高导弹战斗部的杀伤威力,越来越多的研究机构开始重视在战斗部上使用活性材料的问题,而活性金属材料便是最佳的选项之一,由其制成的活性毁伤元同时拥有金属的力学强度、高能炸药的化学能量以及惰性材料的安全性,这些特点让活性金属材料应用在战斗部时,不仅能提高毁伤威力,而且不需要对弹体原有的结构设计做出太大的改变,因而受到了广泛的关注。活性破片指的是由活性金属材料制备而成的预制破片,在实验研究中则通常将其制成圆柱形或球形的弹体,一般由两种以上的金属粉末,或金属粉末和聚合物基体粉末混合后,经高压压实、低温真空烧结等工艺方法制备而成,有一定的侵彻能力,仅在强冲击载荷作用下可发生剧烈化学反应并释放大量热量。毁伤目标过程中,活性破片能侵彻击穿目标,且能在目标内爆炸或爆燃,对目标产生更大的毁伤效果,毁伤威力获得大幅度甚至是跨越性的提升。本论文将从实验、理论和仿真三方面来研究活性金属材料的释能特性,主要研究内容和结果如下:1.对活性弹体高速冲击准密闭反应容器的释能实验进行了研究。该实验的本质是模拟活性破片的真实应用,本文将该实验与烈性炸药在密闭容器内的静爆实验作对比,分析两个实验的相似之处和不同之处。结果显示,研究烈性炸药静爆的分析方法和数据处理方法也适用于活性金属材料。结合材料和实验自身的特征,对活性弹体冲击起爆的实验数据曲线进行解读和处理,获得反应热随时间变化的关系曲线。2.对计算活性破片反应热的公式进行深入的理论分析。计算活性破片反应热的公式是建立在一定的假设条件之上的,为了验证假设成立,本文针对实验中存在的侵孔泄压现象,运用拉瓦尔喷管内流体流动的相关理论,研究与之相似的泄压现象,结合实验自身特征,建立了侵孔泄压模型并验证假设。另外,本文还将泄压模型与准静态压力模型结合,建立了一个包含泄压、传热等多种影响因素在内的反应热计算模型,计算结果更准确。3.对Al/PTFE活性破片冲击起爆的过程做一个较为详细的数值仿真示范。基于Autodyn仿真模拟平台,引入Powder Burn EOS,建立活性破片冲击起爆的计算模型。计算表明,模拟结果能较好地吻合破片冲击起爆的特征,使用活性材料能起到毁伤增强的效果。本文的分析研究方法将对活性破片的设计、武器化应用、毁伤威力评估及数值仿真等有重要指导意义和参考价值。

关键词：活性破片高效毁伤战斗部冲击起爆释能特性 Powder Burn EOS

W/ZrNiAlCu亚稳态合金复合材料破片对RHA靶的侵彻释能特性

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爆炸与冲击 2020年第2期40卷 57-63页

作者：张云峰罗兴柏刘国庆施冬梅张玉令甄建伟陆军工程大学石家庄校区

为研究W/ZrNiAlCu亚稳态合金复合材料破片对RHA靶板的侵彻释能特性,采用高速摄影弹道枪侵彻实验和能量方程、Avrami-Erofeev方程理论分析的方法,对破片的侵彻释能过程、侵彻规律、释能规律进行了研究。结果表明,破片在撞击并贯穿靶板的... 详细信息

为研究W/ZrNiAlCu亚稳态合金复合材料破片对RHA靶板的侵彻释能特性,采用高速摄影弹道枪侵彻实验和能量方程、Avrami-Erofeev方程理论分析的方法,对破片的侵彻释能过程、侵彻规律、释能规律进行了研究。结果表明,破片在撞击并贯穿靶板的过程中激发了材料的燃烧反应,在靶板前方和后方产生了明显火光,随着撞击速度增加,火光范围增加、亮度提高;破片撞击速度、冲塞体速度的关系符合采用能量法推导的包含质量损失的破片侵彻公式,破片理论弹道极限速度为987.1 m·s^−1;在实验速度范围内,材料反应效率随着冲击压力的增加而增加,与实验现象吻合。

关键词：亚稳态合金复合材料侵彻规律释能特性 RHA靶

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蒸汽蓄热器蓄能、释能特性研究

制冷与空调（四川） 2017年第5期31卷 537-541页

作者：刘瑞中车南京浦镇车辆有限公司南京210031

采用数值模拟的方法对蒸汽蓄热器蓄能、释能过程进行研究。通过分析蒸汽蓄热器蓄能和释能的热力过程,建立蒸汽蓄热器的数学模型,运用MATLAB软件进行模拟求解,得到了蓄能、释能过程动态特性曲线,明确了蒸汽蓄热器的蓄能和释能工况。本研... 详细信息

采用数值模拟的方法对蒸汽蓄热器蓄能、释能过程进行研究。通过分析蒸汽蓄热器蓄能和释能的热力过程,建立蒸汽蓄热器的数学模型,运用MATLAB软件进行模拟求解,得到了蓄能、释能过程动态特性曲线,明确了蒸汽蓄热器的蓄能和释能工况。本研究对蒸汽蓄热器的设计与应用具有重要意义。

关键词：蒸汽蓄热器蓄能特性释能特性数值模拟

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高熵合金动态力学行为研究进展

材料工程 2024年第1期52卷 57-69页

作者：王开心仝永刚陈永雄王洁张舒研梁秀兵长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙410114 军事科学院国防科技创新研究院北京100071 浙江大学海洋学院浙江舟山316021

高熵合金具有高强韧、高耐磨、强耐腐蚀和抗高温氧化等优异特性,因此在能源化工、航空航天和国防等领域展现出良好的潜在应用前景。动态载荷下,高熵合金表现出更高强度、更多孪晶和绝热剪切带等异于准静态载荷下的力学行为,并且不同相... 详细信息

高熵合金具有高强韧、高耐磨、强耐腐蚀和抗高温氧化等优异特性,因此在能源化工、航空航天和国防等领域展现出良好的潜在应用前景。动态载荷下,高熵合金表现出更高强度、更多孪晶和绝热剪切带等异于准静态载荷下的力学行为,并且不同相结构对高熵合金动态性能和变形机理具有显著影响。此外,动态载荷下高熵合金因表现出较好的释能特性,而在结构释能材料领域具有一定研究价值。通常动态实验稳定性较差,测试难度大;但通过本构模型与实验验证相结合的方式,可较好地预测高熵合金的动态力学性能。基于上述分析,本文综述了不同相结构高熵合金的动态力学行为、释能特性和本构模型,并对上述性能特点及其本构模型和模拟计算等方面进行了展望。最后指出高熵合金的动态力学性能可以通过调控元素种类及其配比和相结构及其浓度分布等进行改善;同时温度和应变速率等因素对高熵合金动态力学行为的影响机制需要深入研究;而模型计算在揭示其高应变速率下的变形机制和性能预测方面发挥更大作用。

关键词：高熵合金动态力学行为释能特性本构模型

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HTa填充改性Al/PTFE反应材料的力学响应与侵彻毁伤

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含能材料 2023年第8期31卷 753-762页

作者：任鑫鑫李裕春柳锦春南京航空航天大学民航学院江苏南京211100 陆军工程大学野战工程学院江苏南京210007

为了研究储氢钽粉(HTa)对铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)反应材料的材料密度和能量密度的影响,制备了4种不同HTa含量(5%,10%,20%,30%)的Al/HTa/PTFE和不含HTa的Al/PTFE圆柱体试件,通过霍普金森压杆实验和弹道枪撞靶侵彻实验,对材料的动态力学... 详细信息

为了研究储氢钽粉(HTa)对铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)反应材料的材料密度和能量密度的影响,制备了4种不同HTa含量(5%,10%,20%,30%)的Al/HTa/PTFE和不含HTa的Al/PTFE圆柱体试件,通过霍普金森压杆实验和弹道枪撞靶侵彻实验,对材料的动态力学性能、点火阈值、撞击毁伤与释能特性进行了对比研究。结果表明,Al/PTFE和Al/HTa/PTFE均为弹塑性材料,应力-应变变化趋势一致。4种Al/HTa/PTFE材料点火阈值分别为4470,5620,5135 s-1和3948 s-1,点火延迟时间随HTa填料的增加呈先降后升的变化。与Al/PTFE反应材料相比,Al/HTa/PTFE弹丸在间隔靶之间的反应区显著扩大,对靶板造成严重黑色烧灼痕迹,产生积碳效果,侵彻能力与二次破片毁伤得到提升,能进一步增强材料的撞靶毁伤水平。

关键词：填充改性动态力学行为点火阈值间隔靶毁伤释能特性