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侵彻条件下两类靶体材料静阻力的探讨

爆炸与冲击 2020年第6期40卷 1-11页

作者：程怡豪王明洋王德荣宋春明岳松林谭仪忠陆军工程大学国防工程学院江苏南京210007 陆军工程大学野战工程学院江苏南京210007 南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

以空腔膨胀理论为主要理论工具,通过比较侵彻近区塑性材料和脆性材料动力学行为的差异,对两类不同材料静阻力(Rt)的本质进行探讨,并对脆性材料侵彻的若干应用问题提出建议。研究表明:(1)Rt是靶体介质以固体特性抵抗局部扩孔、具有时间... 详细信息

以空腔膨胀理论为主要理论工具,通过比较侵彻近区塑性材料和脆性材料动力学行为的差异,对两类不同材料静阻力(Rt)的本质进行探讨,并对脆性材料侵彻的若干应用问题提出建议。研究表明:(1)Rt是靶体介质以固体特性抵抗局部扩孔、具有时间平均特性的弹体横截面平均应力,其具体取值随着材料的物理力学特性、侵彻模型、撞击速度等因素而变化,因此不是材料的固有特性。(2)对于塑性靶体的非变形侵彻问题,静态空腔膨胀理论的结果能够对Rt作出比较合理的预测;对于拟流体侵彻问题,一般需要对静态空腔膨胀理论的结果加以修正。(3)脆性材料的Rt主要取决于破碎后介质的力学特性而与完整材料的力学特性关系不大,且与单轴抗压强度之间不满足纯粹的单调关系;当侵彻速度较低时,应考虑侵彻速度对侵彻阻力的强化作用,这种强化作用的本质是内摩擦;当侵彻速度足够高时,脆性材料体现出恒定不变的"动力硬度",其反映了材料的本征阻力特性。(4)提高脆性材料的侵彻阻力的关键在于减小应力波峰值后环向拉应力的幅值、抑制材料的破碎速度和程度,具体措施包括主动或被动地增加外围压、对基质中添加增韧增强纤维等;为了实现对脆性材料侵彻问题更高精度的数值模拟,建议更加重视对破碎介质动力学特性的研究。

关键词：侵彻塑性材料脆性材料静阻力 hugoniot弹性极限动力硬度

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高温下奥克托今单晶冲击响应数值计算

兵工学报 2021年第5期42卷 968-978页

作者：丁凯王昕捷黄亨建吴艳青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 中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

为研究奥克托今(HMX)单晶在高温下的冲击响应,发展了基于热激活和声子拖曳位错滑移机制的非线性热弹黏塑性模型。该模型可再现平板撞击实验中HMX单晶hugoniot弹性极限(HEL)的热硬化效应。通过定量分析声子散射和辐射阻尼对热硬化效应的... 详细信息

为研究奥克托今(HMX)单晶在高温下的冲击响应,发展了基于热激活和声子拖曳位错滑移机制的非线性热弹黏塑性模型。该模型可再现平板撞击实验中HMX单晶hugoniot弹性极限(HEL)的热硬化效应。通过定量分析声子散射和辐射阻尼对热硬化效应的影响,可研究373 K、423 K高温下受冲击HMX单晶位错滑移机制演变以及相关热力学响应。结果表明:随着初温由300 K升高至423 K,声子散射和辐射阻尼效应增强导致声子拖曳系数增大,使可移动位错黏性摩擦增强,平均位错速度由2237 m/s减小至1537 m/s,进而产生较低的塑性剪应变率和较高的流动应力,引起HMX单晶HEL的热硬化效应;剪切模量随着初温升高变化较小(约1.0 GPa),导致辐射阻尼对热硬化效应的贡献小于声子散射。

关键词：奥克托今高温 hugoniot弹性极限热硬化位错滑移机制

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高温下奥克托今单晶的冲击响应特性

兵工学报 2020年第9期41卷 1792-1799页

作者：丁凯王昕捷吴艳青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

为研究高温下奥克托今(HMX)单晶的冲击响应特性,设计一种能够在平板撞击实验前对炸药单晶加热的装置并利用该装置进行323 K、373 K和423 K初温下HMX单晶平板撞击实验。通过激光速度干涉仪系统(VISAR)获取HMX单晶与窗口界面粒子速度历史... 详细信息

为研究高温下奥克托今(HMX)单晶的冲击响应特性,设计一种能够在平板撞击实验前对炸药单晶加热的装置并利用该装置进行323 K、373 K和423 K初温下HMX单晶平板撞击实验。通过激光速度干涉仪系统(VISAR)获取HMX单晶与窗口界面粒子速度历史曲线,并采用波阻抗匹配原理获得相应弹塑性力学参数。实验结果表明:在约300 m/s撞击速度下,不同初温单晶与窗口界面粒子速度历史曲线均表现出弹黏塑性双波结构;在较低初温(323 K、373 K)时,hugoniot弹性极限相差不大,无明显温度相关性,其变形机制无明显变化;在较高初温(423 K)时,hugoniot弹性极限增大,表现出热硬化效应,其变形机制可能由热激活变为声子阻力控制。

关键词：奥克托今高温冲击界面粒子速度 hugoniot弹性极限

氧化铝陶瓷动态压缩强度的高压和高应变率效应

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功能材料 2010年第12期41卷 2087-2090页

作者：刘占芳冯晓伟张凯颜世军重庆大学资环学院工程力学系重庆400030

平面冲击压缩下材料由弹性到非弹性变形转变的临界值对应着材料的动态压缩强度,高压和高应变率强烈影响材料的强度。采用粘塑性比拟法建立了材料发生非弹性变形的动态屈服条件,并引入Drucker-Prager静态屈服准则,可以联合考虑动态压缩... 详细信息

平面冲击压缩下材料由弹性到非弹性变形转变的临界值对应着材料的动态压缩强度,高压和高应变率强烈影响材料的强度。采用粘塑性比拟法建立了材料发生非弹性变形的动态屈服条件,并引入Drucker-Prager静态屈服准则,可以联合考虑动态压缩强度的高压和高应变率效应,据此提出了新的hugoniot弹性极限表征形式。利用轻气炮进行了氧化铝陶瓷平板冲击实验,VISAR测试了样品的自由面速度历程,讨论了氧化铝陶瓷动态压缩强度的测定和存在的不确定性问题。

关键词：氧化铝陶瓷 hugoniot弹性极限平板冲击实验动态屈服条件

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G54钢的动高压性能实验研究

高压物理学报 2024年第6期38卷 27-34页

作者：王波裴红波李绪海高齐何雨陈咏龙桂毓林中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999 钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

G54钢是我国自主研制的一种新型超高强度钢,具有较高的潜在应用价值。为了研究该材料的动高压性能,为应用推广提供数据支撑,采用火炮作为加载手段,开展了G54钢的飞片对称碰撞实验。实验飞片速度为600~1400 m/s,通过测量G54钢样品的背表... 详细信息

G54钢是我国自主研制的一种新型超高强度钢,具有较高的潜在应用价值。为了研究该材料的动高压性能,为应用推广提供数据支撑,采用火炮作为加载手段,开展了G54钢的飞片对称碰撞实验。实验飞片速度为600~1400 m/s,通过测量G54钢样品的背表面粒子速度-时间历史,获得了典型的冲击相变及层裂信号。通过对粒子速度进行分析,结合材料密度及声速测试结果,获得了冲击压力为13~23 GPa下G54钢的hugoniot弹性极限、层裂强度、冲击波速度-粒子速度(D-u)关系以及冲击相变点等动高压性能参数。对实验样品进行回收及金相分析发现,随着飞片速度的增加,材料层裂面的损伤机制逐渐从微孔洞聚合主导的韧性断裂向绝热剪切主导的韧性断裂转变。

关键词： G54钢对称碰撞实验 hugoniot弹性极限冲击波速度-粒子速度关系层裂强度

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氧化铝陶瓷在高压高率条件下动态特性

功能材料 2008年第2期39卷 261-263,267页

作者：唐录成刘占芳常敬臻李建鹏重庆大学工程力学系中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900

按照平面冲击波设计原则，设计并完成了氧化铝陶瓷在一维应变条件下冲击压缩实验，通过VISAR测试得到了样品自由面质点速度历程。采用理论方法对陶瓷样品的冲击压力和压力脉冲作用时间进行了预估，实验的冲击压力水平为6.87-7.25GPa，... 详细信息

按照平面冲击波设计原则，设计并完成了氧化铝陶瓷在一维应变条件下冲击压缩实验，通过VISAR测试得到了样品自由面质点速度历程。采用理论方法对陶瓷样品的冲击压力和压力脉冲作用时间进行了预估，实验的冲击压力水平为6.87-7.25GPa，应变率范围为0.43×10^4-2.93×10^4/s。通过对实验结果的判读，获得了材料的hugoniot弹性极限，分析讨论了高压高率状态下陶瓷的动态强度和破坏特性。

关键词：动态强度氧化铝陶瓷破坏二次压缩 hugoniot弹性极限

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平面冲击压缩下氧化铝陶瓷的动态力学行为

平面冲击压缩下氧化铝陶瓷的动态力学行为

作者：李建鹏重庆大学

学位级别：硕士

陶瓷材料以其优良的物理力学性能而广泛应用在国防建设和军事科学领域,脆性陶瓷材料在强动载荷作用下具有完全不同于延性材料的动态力学行为,因此陶瓷的动态力学行为已经成为冲击动力学界广泛关注的课题。在陶瓷材料的破坏机制、本构关... 详细信息

陶瓷材料以其优良的物理力学性能而广泛应用在国防建设和军事科学领域,脆性陶瓷材料在强动载荷作用下具有完全不同于延性材料的动态力学行为,因此陶瓷的动态力学行为已经成为冲击动力学界广泛关注的课题。在陶瓷材料的破坏机制、本构关系、实验测试技术等方面开展了深入研究,并取得了一定的研究成果。论文在充分调研陶瓷材料在强动载荷作用下动态力学行为等诸多关键问题研究现状基础上,设计完成了氧化铝陶瓷平板正撞实验,通过平板正撞实验结果对氧化铝陶瓷在冲击加载作用下的物理力学行为进行了分析讨论。论文的主要研究工作和相关结论如下:①回顾了陶瓷类脆性材料破坏机制及其在强动载荷作用下物理力学特性研究现状,重点考察了破坏波形成和传播的物理机制、力学参量等演化特征;②采用超声波测试获得了氧化铝陶瓷样品的基本物理力学参量,通过电镜扫描观察了氧化铝陶瓷的细观结构,电镜扫描结果显示氧化铝陶瓷具有强烈的细观非均匀性结构特征;③设计完成了氧化铝陶瓷双点样品平板正撞实验,采用VISAR测试了不同厚度的氧化铝陶瓷样品在一维应变冲击压缩条件下自由面质点速度历程,得到了不同厚度的氧化铝陶瓷样品hugoniot弹性极限。实验发现,随着样品厚度的增加,氧化铝陶瓷的hugoniot弹性极限呈下降趋势。当冲击压力在6GPa-8GPa范围内,陶瓷样品自由面质点速度历程存在二次再压缩现象,判断是由于陶瓷内产生的破坏阵面(Failure front)所造成的,与玻璃中的破坏波现象具有可比性;④采用Drucker-Prager屈服准则,并计及应变率的影响,提出了对陶瓷材料hugoniot弹性极限表征的修正。得到了A95陶瓷基于Drucker-Prager准则修正公式计算的hugoniot弹性极限值,并与实验得到的hugoniot弹性极限值进行了比较

关键词：氧化铝陶瓷平板正撞实验二次压缩破坏阵面 hugoniot弹性极限

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冲击加载下氧化铝陶瓷动态力学响应分析

冲击加载下氧化铝陶瓷动态力学响应分析

作者：常敬臻重庆大学

学位级别：硕士

陶瓷材料因其良好的物理力学性能而广泛应用于军事和民用领域,陶瓷类脆性材料在强动载荷作用下具有完全不同于延性材料的响应特性,因此陶瓷材料动态力学响应研究已成为冲击动力学领域十分活跃的研究课题。在陶瓷材料的破坏机制、本构关... 详细信息

陶瓷材料因其良好的物理力学性能而广泛应用于军事和民用领域,陶瓷类脆性材料在强动载荷作用下具有完全不同于延性材料的响应特性,因此陶瓷材料动态力学响应研究已成为冲击动力学领域十分活跃的研究课题。在陶瓷材料的破坏机制、本构关系、实验测试技术等方面开展了深入研究,并取得了一定的研究成果。论文在充分调研陶瓷材料在强动载荷作用下动力学响应分析等诸多关键问题研究现状基础上,设计完成了氧化铝陶瓷平板正撞实验,通过平板正撞实验结果对氧化铝陶瓷在冲击加载作用下的物理力学响应进行了分析讨论。论文的主要研究工作和相关结论如下:(1)回顾了陶瓷类脆性材料破坏机制及其在强动载荷作用下物理力学特性研究现状,重点考察了破坏波形成和传播的物理机制、力学参量等演化特征,列举了描述陶瓷材料力学行为的失效准则和本构模型;(2)采用超声波测试获得了氧化铝陶瓷样品的基本物理力学参量,通过电镜扫描观察了氧化铝陶瓷的细观结构,电镜扫描结果显示氧化铝陶瓷具有强烈的细观非均匀性结构特征;(3)设计完成了氧化铝陶瓷双点样品平板正撞实验,采用VISAR测试了不同厚度的氧化铝陶瓷样品在一维应变冲击压缩条件下自由面质点速度历程,得到了不同厚度的氧化铝陶瓷样品hugoniot弹性极限。实验发现,随着样品厚度的增加,氧化铝陶瓷的σHEL呈下降趋势。当冲击压力在7GPa-8GPa范围内,陶瓷样品自由面质点速度历程存在二次再压缩现象,判断是由于陶瓷内产生的破坏阵面(Failure front)所造成的,与玻璃中的破坏波现象具有可比性;(4)采用Drucker-Prager屈服准则,提出了对陶瓷材料hugoniot弹性极限表征的修正。得到了A95陶瓷采用Drucker-Prager准则修正公式计算的σHEL值,并与实验得到的σHEL值进行了比较;(5)采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对冲击压缩下氧化铝陶瓷动态力学性能进行了模拟分析,数值模拟结果与实验结果吻合较好,数值模拟结果表明JH-2材料模型能够较好地模拟陶瓷的物理力学性能。

关键词：氧化铝陶瓷平板正撞实验破坏阵面强度 hugoniot弹性极限

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冲击压缩下氧化铝陶瓷动态强度研究进展

重庆交通学院学报 2007年第3期26卷 153-158页

作者：常敬臻李英华刘占芳周世良中国工程物理研究院结构力学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900 重庆大学工程力学系重庆400044 重庆交通大学河海建筑工程系重庆400074

回顾了近年来氧化铝陶瓷动态特性研究相关工作,重点关注氧化铝陶瓷在平面冲击压缩下动态强度研究方法及影响强度的相关因素.采用ANSYS/LS-DYNA对氧化铝陶瓷平板冲击压缩实验进行了数值分析,对比实验结果进行了分析和讨论.

关键词：氧化铝陶瓷 hugoniot弹性极限强度数值模拟