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冲击加载和斜波加载下PBX炸药细观结构点火特性对比

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高压物理学报 2017年第1期31卷 27-34页

作者：王洪波王旗华卢永刚梁斌中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999

基于有限元方法,采用Monte-Carlo法建立了考虑炸药颗粒尺寸、形状和位置随机分布的高聚物黏结炸药(PBX)的细观结构。计算分析了冲击加载和斜波加载下黏结剂、孔洞缺陷对PBX炸药细观结构点火特性的影响,研究发现黏结剂含量的增加有效提... 详细信息

基于有限元方法,采用Monte-Carlo法建立了考虑炸药颗粒尺寸、形状和位置随机分布的高聚物黏结炸药(PBX)的细观结构。计算分析了冲击加载和斜波加载下黏结剂、孔洞缺陷对PBX炸药细观结构点火特性的影响,研究发现黏结剂含量的增加有效提高了炸药的临界点火压力。相比冲击加载,斜波加载下PBX炸药的临界点火压力有明显提升。炸药内部的孔洞缺陷对临界点火压力的影响与加载方式相关,冲击加载下,孔洞缺陷降低了PBX炸药的临界点火压力;而斜波加载下,孔洞缺陷提高了PBX炸药的临界点火压力。

关键词：爆炸力学高聚物黏结炸药(PBX) 细观结构冲击加载斜波加载

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冲击加载对植物种子萌发率的影响

高压物理学报 2014年第4期28卷 507-512页

作者：张伟叶楠魏刚黄威哈尔滨工业大学高速撞击研究中心黑龙江哈尔滨150080

为分析冲击加载对植物种子萌发率的影响,利用轻气炮加载装置,对2种典型植物种子(苜蓿草种子和萝卜种子)进行飞片撞击实验。采用非显性有限元分析软件ANSYS AUTODYN,模拟盖板的变形以及冲击波在凹槽内的传播。通过测定实验后收集到的植... 详细信息

为分析冲击加载对植物种子萌发率的影响,利用轻气炮加载装置,对2种典型植物种子(苜蓿草种子和萝卜种子)进行飞片撞击实验。采用非显性有限元分析软件ANSYS AUTODYN,模拟盖板的变形以及冲击波在凹槽内的传播。通过测定实验后收集到的植物种子的萌发率,得到苜蓿草种子和萝卜种子的萌发率随峰值压力变化的关系。在385MPa的峰值压力作用下,苜蓿草种子和萝卜种子的相对萌发率分别降为65.4%和6.1%。分析表明,实验中的种子破损是影响萌发率的次要原因。

关键词：冲击加载植物种子萌发率数值模拟

强激光诱导冲击波加载下剪切增稠流体的动力学行为

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Acta Mechanica Sinica 2023年第12期39卷 9-21页

作者：谷周澎魏春吴先前黄晨光 Key Laboratory of Mechanics in Fluid Solid Coupling Systems Institute of Mechanics Chinese Academy of Sciences Beijing 100190 China School of Engineering Science University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China Institute of Chemical Materials China Academy of Engineering Physics Mianyang 621900 China Hefei Institutes of Physical Science Chinese Academy of Sciences Hefei 230031 China

剪切增稠流体(STF)的冲击响应行为是其相关防护工程设计的基础.本文研究了STF在强激光诱导冲击加载下的动力学行为,分析了纳米颗粒质量分数的影响规律.首先制备了不同质量分数的二氧化硅-聚乙二醇(PEG)STF.采用PDV系统分别测量了不同厚... 详细信息

剪切增稠流体(STF)的冲击响应行为是其相关防护工程设计的基础.本文研究了STF在强激光诱导冲击加载下的动力学行为,分析了纳米颗粒质量分数的影响规律.首先制备了不同质量分数的二氧化硅-聚乙二醇(PEG)STF.采用PDV系统分别测量了不同厚度水、PEG、40%质量分数STF(40 wt%STF)以及68%质量分数STF(68 wt%STF)在强激光诱导冲击加载下的动态响应规律,并由此得到了材料的状态方程.结果表明,材料中的冲击波速度随二氧化硅质量分数的增加而增加,证明了68 wt%STF优异的冲击能量耗散能力,为STF在冲击防护工程中的应用提供了关键科学支撑.

关键词：剪切增稠流体激光诱导冲击加载动力学行为冲击波速度状态方程不同厚度冲击响应

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冲击加载下孔洞形成微射流的最大侵彻深度

计算物理 2014年第1期31卷 44-50页

作者：刘超冯其京秦承森梁仙红北京应用物理与计算数学研究所北京100094

应用二维弹塑性流体力学欧拉程序MEPH,研究冲击载荷作用下孔洞形成的微射流.主要关注孔洞微射流的形成过程,重点分析冲击压力及孔洞半径等因素对于孔洞微射流最大侵彻深度的影响.分析孔洞塌缩形成射流的空间速度分布特征,并应用非定常... 详细信息

应用二维弹塑性流体力学欧拉程序MEPH,研究冲击载荷作用下孔洞形成的微射流.主要关注孔洞微射流的形成过程,重点分析冲击压力及孔洞半径等因素对于孔洞微射流最大侵彻深度的影响.分析孔洞塌缩形成射流的空间速度分布特征,并应用非定常射流理论,对不同冲击压力及孔洞半径条件下,微射流的最大侵彻深度进行估算,估算结果与数值模拟结果符合较好.

关键词：孔洞冲击加载微射流最大侵彻深度射流理论

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冲击加载下多晶铝的晶体塑性有限元模拟

高压物理学报 2022年第6期36卷 137-149页

作者：叶常青陈然刘桂森刘静楠胡建波俞宇颖王栋陈开果沈耀上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室四川绵阳621999 西北核技术研究院陕西西安710024 国防科技大学物理系湖南长沙410073

在多晶材料中,不同取向晶粒间的晶界往往对材料在冲击加载下的动力学响应有极大的影响。在单晶晶体塑性模型的基础上,通过考虑晶界与位错相互作用的微观机理,建立了一个包含晶界阻力、几何必需位错以及背应力的多晶晶体塑性模型,并模拟... 详细信息

在多晶材料中,不同取向晶粒间的晶界往往对材料在冲击加载下的动力学响应有极大的影响。在单晶晶体塑性模型的基础上,通过考虑晶界与位错相互作用的微观机理,建立了一个包含晶界阻力、几何必需位错以及背应力的多晶晶体塑性模型,并模拟研究了基于Voronoi几何模型的多晶铝在冲击加载下的力学响应。结果表明:冲击波后的晶界单元存在极高的残余剪应力,而晶粒内部单元的剪应力趋近于零;晶界附近存在较大的塑性变形梯度,产生大量沿晶界分布的几何必需位错和背应力;由滑移不连续性引起的晶界阻力是造成冲击波后大量残余剪应力的主要因素,而几何必需位错和背应力对剪应力松弛程度的影响较小。

关键词：晶体塑性冲击加载晶界效应晶界阻力几何必需位错背应力

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冲击加载下孔洞贯通的微观机理研究

物理学报 2009年第7期58卷 4772-4778页

作者：邓小良祝文军宋振飞贺红亮经福谦中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室绵阳621900 四川大学物理科学与技术学院成都610064

利用分子动力学方法计算模拟了沿〈100〉晶向冲击加载下单晶铜中双孔洞的贯通过程.发现孔洞周围发射剪切型位错环是孔洞塌缩和增长的原因.在拉伸阶段,孔洞首先分别独立增长,随后其周围塑性变形区开始交叠和相互作用,最后两个孔洞开始直... 详细信息

利用分子动力学方法计算模拟了沿〈100〉晶向冲击加载下单晶铜中双孔洞的贯通过程.发现孔洞周围发射剪切型位错环是孔洞塌缩和增长的原因.在拉伸阶段,孔洞首先分别独立增长,随后其周围塑性变形区开始交叠和相互作用,最后两个孔洞开始直接贯通.这种贯通模式和实验对延性材料中孔洞贯通过程的显微观察结果一致.对四种不同θ值(θ为两个孔洞中心连线与冲击加载方向之间的夹角)的模型分别进行了计算模拟,发现在相同的冲击加载强度下,θ=0°和θ=30°的孔洞之间没有相互贯通;而在θ=60°和θ=90°的孔洞之间观察到了贯通现象,而且θ=60°比θ=90°的构型更容易贯通.根据单孔洞周围位错发射特征,对上述现象在微观机理上进行了深入分析和解释.

关键词：纳米孔洞分子动力学冲击加载贯通

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冲击加载下金属铝中氦泡演化行为的相场模拟

高压物理学报 2022年第1期36卷 132-146页

作者：万曦姚松林裴晓阳中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室四川绵阳621999

氦泡等缺陷对金属材料动态强度的影响一直是动态强度研究关注的重点。将相场方法引入冲击加载下氦泡演化行为研究中,通过与晶体塑性理论耦合,建立了可描述冲击下氦泡早期演化行为的介观模拟技术。应用该方法,针对含氦泡的金属铝材料,从... 详细信息

氦泡等缺陷对金属材料动态强度的影响一直是动态强度研究关注的重点。将相场方法引入冲击加载下氦泡演化行为研究中,通过与晶体塑性理论耦合,建立了可描述冲击下氦泡早期演化行为的介观模拟技术。应用该方法,针对含氦泡的金属铝材料,从介观尺度对氦泡的演化行为及其对位错集体演化行为的影响进行了研究。结果表明:氦泡结构的非均匀性导致局域应力集中和塑性变形集中,局域塑性变形集中会导致沿冲击波传播方向发射稀疏波;从能量守恒角度上看,在材料变形过程中氦泡生长与塑性变形呈竞争关系,塑性耗散的快慢直接影响氦泡的生长速率,使其发生改变。研究结果可为解读含氦泡材料的宏观屈服强度和层裂行为提供理论支撑。

关键词：冲击加载氦泡相场模型晶体塑性

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岩石单轴冲击加载破碎特征分析

应用力学学报 2019年第5期36卷 1076-1081,1258页

作者：唐志强李皋石祥超李泽彭尧包恒西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室

采用改进后的立式机架结构Φ50mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,研究并分析了火山碎屑岩、砂岩在不同冲击气压下的破坏特征差异和原因以及最大峰值应力。结果表明:岩石破碎的最大峰值应力与冲击气压呈线性增长关系;硬度和脆性较高的火... 详细信息

采用改进后的立式机架结构Φ50mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,研究并分析了火山碎屑岩、砂岩在不同冲击气压下的破坏特征差异和原因以及最大峰值应力。结果表明:岩石破碎的最大峰值应力与冲击气压呈线性增长关系;硬度和脆性较高的火山碎屑岩以劈裂破坏为主,硬度不高、塑性较强的砂岩以压碎破坏为主;砂岩独特的破碎形式与应力波的弹性固定端反射条件相关,岩石的破坏形式与破碎形态的差异、岩石自身性质、应力波密切相关。

关键词：霍普金森压杆冲击加载破碎应力波特征分析

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冲击加载非晶材料的裂纹扩展模拟研究

冲击加载非晶材料的裂纹扩展模拟研究

作者：梁兴凯东北大学

学位级别：硕士

非晶态材料,也称为无定型材料或者玻璃态材料,它代表着一大类刚性固体,由于其内部结构“短程有序,长程无序”的特点,使得其与晶态物质相比,具有较高的韧性、优良的磁性、制造工艺简单等诸多优点,从而被越来越广泛的应用到军事和生活等... 详细信息

非晶态材料,也称为无定型材料或者玻璃态材料,它代表着一大类刚性固体,由于其内部结构“短程有序,长程无序”的特点,使得其与晶态物质相比,具有较高的韧性、优良的磁性、制造工艺简单等诸多优点,从而被越来越广泛的应用到军事和生活等方面。聚甲基丙烯酸甲酯（简称PMMA）作为非晶材料的一员,其高度透明、无毒无味、具有优异的光学性能等优点,使它被广泛应用于挡风玻璃、仪表、灯具等地方,但是PMMA有一定的脆性,尤其对缺口冲击非常敏感,所以为了使其更好的应用到各行各业,必须对其冲击载荷下的断裂行为进行深入的研究。本论文总结了现今阶段PMMA的发展状况,并根据非晶材料的结构特性,建立起能够代表此类材料结构特性的网格,通过目前主流的验证方法——径向分布函数,验证了所建立模型“短程有序,长程无序”的结构特征。采用Gusev定量参数映射法准确求解模型的弹簧刚度系数,采用基于Griffith能量平衡原理的能量判据确定模型的断裂准则。然后将模型视为理想均匀的PMMA材料,赋予其各项参数,对预制裂纹的二维模型进行了冲击载荷下的裂纹扩展模拟。本文在相同条件下,分别采用四种不同的载荷对模型进行了数值计算。其结果显示裂纹扩展期间存在几个不同的阶段,当初始载荷足够大时,裂纹才会开始沿着预制裂纹扩展,而随着初始载荷的进一步增加,裂尖拉应力的增长速率加快,裂尖速度在其拉应力达到一个临界值之后才开始增长,其增长速度也会随着初始载荷的增大而增大。详细分析每种载荷下发生的断裂,研究发现裂纹扩展过程存在三个阶段,首先沿着预制裂纹扩展,断裂面相对平滑;其次伴随主裂纹出现了一些微分叉;最后这些微分叉数量增多并且自身扩展长度也增大。整个过程中,裂尖速度和拉应力也存在着一定的变化规律。本文对它们进行了详细阐述,并与文献中的实验结果进行了对比。

关键词：非晶材料 PMMA 冲击加载裂纹扩展