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不同电激励方式对桥带电点火器的性能影响

火工品 2024年第1期 1-6页

作者：郭凯韩克华赵婉君杨康吴琴钟丁茂元王红刚程涛陕西应用物理化学研究所陕西西安710061 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为解决恒流发火在多点点火时的电源功耗和线缆能量损耗等问题,提出了采用电容放电激励方式起爆桥带电点火器,开展电容放电激励下桥带换能元的伏安特性、能量转换特性研究,并对比电容放电及恒流两种激励方式下桥带换能元的作用特性及桥... 详细信息

为解决恒流发火在多点点火时的电源功耗和线缆能量损耗等问题,提出了采用电容放电激励方式起爆桥带电点火器,开展电容放电激励下桥带换能元的伏安特性、能量转换特性研究,并对比电容放电及恒流两种激励方式下桥带换能元的作用特性及桥带电点火器的输出特性。研究表明:采用电容放电激励起爆桥带换能元时,电容容值和充电电压的增加对桥带换能元的放电电压和电流峰值、断桥时间、能量利用率影响较大,达到桥带起爆的有效能量均为0.17J;采用电容放电激励方式时,桥带出现电爆炸现象,而采用恒流激励时桥带出现电热现象,两种不同电激励下双桥之间能量加载互不干扰;相比电容放电激励方式,采用恒流激励起爆电点火器时的建压时间、峰值压力及峰值时间均较大。

关键词：桥带电点火器电激励桥带换能元能量利用率

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破片撞击高能推进剂装药爆燃机理实验研究

兵工学报 2024年

作者：王鑫吴艳青杨昆武毅侯晓北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室北京理工大学宇航学院

为揭示破片撞击高能推进剂装药爆燃形成机理，开展破片半穿孔和贯穿高能推进剂装药实验研究，获得3种装药响应类型，分别为燃烧转爆燃、燃烧和爆燃。基于装药反应演化时序图像和回收的样品，并结合图像数字化处理技术，综合表征装药响... 详细信息

为揭示破片撞击高能推进剂装药爆燃形成机理，开展破片半穿孔和贯穿高能推进剂装药实验研究，获得3种装药响应类型，分别为燃烧转爆燃、燃烧和爆燃。基于装药反应演化时序图像和回收的样品，并结合图像数字化处理技术，综合表征装药响应过程；分析推进剂受侵彻后的力学变形和装药响应特性，揭示装药在半穿孔和贯穿条件下的爆燃形成机理。研究结果表明：针对直径10 mm钨合金球破片撞击高能推进剂装药，装药侵彻弹道损伤为局部径向开裂，并伴有黏弹性耗散导致的延迟变形；装药在半穿孔和贯穿下均存在延迟反应现象，即装药的显著燃烧反应总是发生在推进剂结构破坏之后；在半穿孔时延迟变形促使装药内部高烈度反应区前移，并与结构约束耦合，导致装药发生燃烧转爆燃，在贯穿状态下，延迟变形和延迟反应显著存在时，装药难于发生爆燃；当弹坑内部燃烧气体通过侵彻弹道径向裂缝渗入未反应的凝聚相推进剂时，装药通常会发生爆燃反应。

关键词：破片撞击高能推进剂装药黏弹性耗散爆燃机理火焰射流

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高精度激光共焦半导体晶圆厚度测量

光学精密工程 2024年第7期32卷 956-965页

作者：李兆宇刘子豪王瑶莹邱丽荣杨帅北京理工大学光电学院复杂环境智能感测技术工信部重点实验室北京100081

针对半导体晶圆厚度的高精度非接触测量问题与需求,提出了基于激光共焦的高精度晶圆厚度测量方法。该方法利用高分辨音圈纳米位移台驱动激光共焦光探针轴向运动扫描,利用激光共焦轴向响应曲线的峰值点对应物镜聚焦焦点的特性,分别对被... 详细信息

针对半导体晶圆厚度的高精度非接触测量问题与需求,提出了基于激光共焦的高精度晶圆厚度测量方法。该方法利用高分辨音圈纳米位移台驱动激光共焦光探针轴向运动扫描,利用激光共焦轴向响应曲线的峰值点对应物镜聚焦焦点的特性,分别对被测晶圆上下表面进行高精度瞄准定位;通过光线追迹算法精确计算出晶圆表面每个采样点的物理坐标,实现了晶圆厚度的高精度非接触测量。基于该方法构建了激光共焦半导体晶圆厚度测量传感器,实验和分析表明,该传感器的轴向分辨力优于5 nm,轴向扫描范围可达5.7 mm,6种晶圆厚度测量重复性均优于100 nm,单次测量时长小于400 ms。将共焦定焦技术有效地应用于半导体测量领域,为晶圆厚度的高精度、无损在线测量提供了一种新技术。

关键词：激光共焦厚度测量半导体晶圆光线追迹高精度无损测量

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异形弹体高速侵彻/穿甲机理研究进展

兵工学报 2024年

作者：董恒黄风雷武海军邓希旻李萌刘龙龙北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室

为支撑超高声速武器终点毁伤效应评估，满足异形弹体侵彻力学理论发展需求，异形弹体侵彻机理是当前亟需研究的关键基础科学问题。对异形弹体侵彻行为、弹靶作用机制、弹道稳定性与结构响应研究现状进行全面综述，一是对现有研究工作的... 详细信息

为支撑超高声速武器终点毁伤效应评估，满足异形弹体侵彻力学理论发展需求，异形弹体侵彻机理是当前亟需研究的关键基础科学问题。对异形弹体侵彻行为、弹靶作用机制、弹道稳定性与结构响应研究现状进行全面综述，一是对现有研究工作的梳理与总结，搭建异形弹体侵彻问题研究的基本框架；二是以异形弹体侵彻/穿甲过程中出现的新质弹靶作用现象、机理为脉络，突出异形弹体结构对载荷环境表征、弹道及结构稳定性控制等方面带来的新挑战，并提出了异形弹体未来研究的三个建议，供相关研究者参考。

关键词：异形弹体侵彻机理弹道稳定性结构稳定性

冲击载荷作用下含损伤的低温混凝土本构模型研究

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兵工学报 2024年

作者：宁建国李玉辉杨帅许香照北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室

在严寒或寒冷地区服役环境下，混凝土力学性能与常温状态下有很大的差异。为了研究低温服役环境下混凝土的动态力学性能，开展混凝土的冲击加载试验；考虑温度和应变率的影响，基于热激活能的损伤理论，引入温度效应，对低温混凝土冲击... 详细信息

在严寒或寒冷地区服役环境下，混凝土力学性能与常温状态下有很大的差异。为了研究低温服役环境下混凝土的动态力学性能，开展混凝土的冲击加载试验；考虑温度和应变率的影响，基于热激活能的损伤理论，引入温度效应，对低温混凝土冲击损伤规律进行分析；通过混合律原理、二相材料的圆球模型和应变率效应的结合，将低温混凝土各组分模量联系起来，得到混凝土的等效模量；在Drucker-Prager屈服准则中引入损伤，建立由温度和应变率为参数的损伤演化函数，进而提出低温服役混凝土的动态本构模型。研究结果表明：随着服役温度的降低，混凝土碎块尺寸明显增大，破坏程度降低，这一现象表明冰对孔隙裂缝有一定的粘结作用，随着温度的降低，这种粘结效果会加强，从而抑制冲击加载过程中损伤的发展；随着服役温度的降低，孔隙中冰的含量及模量增加，混凝土强度显著增加。

关键词：混凝土低温服役损伤含水率本构模型

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变截面弹体斜侵彻两层间隔钢靶弹道特性

兵工学报 2024年

作者：蒋腾武海军邓希旻全鑫董恒黄风雷北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室

为研究变截面弹体斜侵彻两层间隔钢靶时结构特征对弹道特性的影响规律，开展椭圆等截面、椭圆变截面弹体在1020 m/s初速、5°着角条件下斜侵彻两层间隔钢靶实验，结合数值模拟对比圆等截面、椭圆等截面、圆变截面和椭圆变截面弹体在斜... 详细信息

为研究变截面弹体斜侵彻两层间隔钢靶时结构特征对弹道特性的影响规律，开展椭圆等截面、椭圆变截面弹体在1020 m/s初速、5°着角条件下斜侵彻两层间隔钢靶实验，结合数值模拟对比圆等截面、椭圆等截面、圆变截面和椭圆变截面弹体在斜侵彻钢靶过程中的弹道轨迹、速度、偏转角、纵向位移和纵向加速度的变化情况，揭示变截面弹体结构特征影响弹道稳定性的物理机制。研究结果表明：当弹体初始撞击速度较大、弹肩处横截面面积一致及变截面角度在0°～2.5°范围内时，不同横截面形状和变截面角度弹体在斜侵彻两层间隔钢靶过程中的速度变化差异很小；对于变截面弹体，可以通过改变变截面结构特征找到一个使得弹体贯穿首层靶板后纵向位移基本为0 cm的临界变截面角度；不同横截面形状的变截面弹体受变截面角度对贯穿钢靶后纵向运动、姿态偏转的敏感程度不同，横截面形状的长短轴之比越大，变截面角度对偏转角速度的影响越大；变截面角度会影响弹体穿靶过程中的受力方向，可能导致弹体受力出现反转现象。相关研究对变截面弹体结构特征参数的优化、变截面弹体斜侵彻两层间隔钢靶弹道特性预测具有较好的指导价值。

关键词：变截面弹体结构特征弹道特性斜侵彻间隔钢靶

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侵彻弹引系统非线性动力学模型及响应特性

兵工学报 2024年

作者：郑卓扬董恒武海军贾桐庆杨冠侠黄风雷北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室

为准确揭示和描述战斗部-引信系统（以下简称弹引系统）在侵彻典型目标过程中引信内部核心器件的过载环境及动态响应，基于空腔膨胀理论获得侵彻过程的弹靶相互作用，分析应力波在战斗部壳体内的传播效应，引入弹引螺纹连接的载荷传递... 详细信息

为准确揭示和描述战斗部-引信系统（以下简称弹引系统）在侵彻典型目标过程中引信内部核心器件的过载环境及动态响应，基于空腔膨胀理论获得侵彻过程的弹靶相互作用，分析应力波在战斗部壳体内的传播效应，引入弹引螺纹连接的载荷传递特性及缓冲材料的非线性响应模式，构建高速侵彻下弹引系统的非线性动力学响应模型，通过理论及实验方法确定模型参数，结合有限元数值仿真研究分析弹引系统的动态响应特性及弹靶参数对过载信号的影响机理和规律。研究结果表明：所建立的非线性动力学响应模型在时-频域特征上与数值仿真结果吻合良好，可更准确地描述高速侵彻下弹引系统的过载传递特性及引信内部器件的真实动力学响应，其响应模式主要为刚性过载和高频结构振动的耦合叠加，螺纹连接会进一步放大过载信号，聚氨酯材料在侵彻冲击环境下体现出一定的吸能滤波作用；弹引系统侵彻多层间隔目标相较于单一半无限目标时的过载信号更为复杂剧烈，弹靶参数决定了弹靶相互作用的频率特性，当侵彻多层间隔目标的弹靶作用频率的整数倍与弹引系统固有频率更接近时，加速度过载会出现峰值显著增大、振荡加剧及信号严重粘连等现象；研究成果为快速有效预测不同弹目特性下引信内部关键模块的真实响应和过载特性、评估其安全性及可靠性提供了合理途径，为弹引一体化设计及优化提供了技术参考。

关键词：弹引系统波动振动非线性动力学模型时频域特性

异伍兹烷衍生物高温热分解规律分子动力学模拟

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含能材料 2024年

作者：甘强张文博王亚军梁琳任姝李根何佳峻冯长根北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室

异伍兹烷衍生物是当前最具潜力的笼形含能化合物之一，为了系统研究异伍兹烷衍生物的高温热分解规律，明确其爆轰机理，研究采用ReaxFF-lg反应性力场和分子动力学方法，对3种典型异伍兹烷衍生物ε-六硝基六氮杂异伍兹烷（ε-CL-20）、4,... 详细信息

异伍兹烷衍生物是当前最具潜力的笼形含能化合物之一，为了系统研究异伍兹烷衍生物的高温热分解规律，明确其爆轰机理，研究采用ReaxFF-lg反应性力场和分子动力学方法，对3种典型异伍兹烷衍生物ε-六硝基六氮杂异伍兹烷（ε-CL-20）、4,10-二硝基-2,6,8,12-四氧杂-4,10-二氮杂四环十二烷（TEX）和4,10-二叠氮甲基-2,6,8,12-四硝基六氮杂异伍兹烷（BATNIW）进行高温热分解研究。结果表明，脱硝基和开环是3种衍生物的主要初始反应，其中开环反应集中在五元环C—N键或C—O键。不同温度下热分解终产物中CO2和H2含量差异较大，3000 K以上N2含量接近。3种衍生物中，BATNIW热分解生成N2速度最快、产量最高；TEX热分解易生成团簇，生成特征产物乙二醛。3种衍生物热分解活化能排序为TEX>BATNIW>ε-CL-20，说明TEX稳定性最好。研究初步揭示了3种异伍兹烷衍生物分子结构与热分解规律的内在联系。

关键词：异伍兹烷衍生物六硝基六氮杂异伍兹烷热分解分子动力学方法 ReaxFF-lg反应性力场

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激光共焦干涉面形快速高精度自动测量

光学精密工程 2024年第9期32卷 1320-1329页

作者：赵家豪杨帅杨铮崔健邱丽荣赵维谦北京理工大学光电学院复杂环境智能感测技术工信部重点实验室北京100081

针对传统球面面形干涉测量中手动调整被测件姿态精度低、速度慢的问题,提出了激光共焦干涉面形快速高精度自动测量方法。该方法通过共焦精密定焦技术实现了对被测件共焦位置的高精度轴向定位;通过五维自动调整架对被测件进行姿态调整,... 详细信息

针对传统球面面形干涉测量中手动调整被测件姿态精度低、速度慢的问题,提出了激光共焦干涉面形快速高精度自动测量方法。该方法通过共焦精密定焦技术实现了对被测件共焦位置的高精度轴向定位;通过五维自动调整架对被测件进行姿态调整,实现了被测件的高精度横向定位;通过Zernike拟合对被测件进行精调以减小离焦误差和倾斜误差,实现了对干涉面形的零条纹调整。最终实现了激光共焦干涉面形自动测量。构建了激光共焦干涉面形测量系统,实验表明:该方法的面形测量结果与Zygo干涉仪的测量结果相差0.000 6λ,重复测量精度可达0.001 9λ,平均单次干涉面形测量时间为16.5 s,与手动调整至零条纹相比测量效率提高了1.56倍。该方法为干涉面形的快速高精度测量提供了一种有效的手段。

关键词：激光共焦测量移相干涉共焦法姿态调整 Zernike拟合自动测量

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