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多脉冲加载下PBX装药的应力放大效应

爆炸与冲击 2024年第6期44卷 26-38页

作者：何杨胡秋实仲苏洋廖深飞李涛傅华中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999

针对弹体侵彻过程中装药常常受到多脉冲载荷作用的问题,提出了一种装药多脉冲加载装置,研究了多脉冲加载下装药的应力放大效应。基于集中质量法建立了多脉冲加载装置的等效弹簧模型,对产生应力放大的条件进行了探讨。结果表明,多脉冲载... 详细信息

针对弹体侵彻过程中装药常常受到多脉冲载荷作用的问题,提出了一种装药多脉冲加载装置,研究了多脉冲加载下装药的应力放大效应。基于集中质量法建立了多脉冲加载装置的等效弹簧模型,对产生应力放大的条件进行了探讨。结果表明,多脉冲载荷频率与装药固有频率匹配时系统发生共振,装药产生响应放大,放大倍数随结构间隙宽度的增加而降低。装药多脉冲加载下存在一个时间区间,撞击加载的发生时刻落在该区间内时系统可产生放大效果。对高聚物黏结炸药(polymer bonded explosive,PBX)模拟材料,实现了实验室条件下应力幅值百兆帕、脉冲间隔毫秒级、脉冲次数3次且幅值逐渐放大的多脉冲载荷加载。

关键词：侵彻多脉冲应力放大集中质量法 PBX炸药

国外光电瞄准吊舱探测系统总体构架的对比分析

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红外与激光工程 2024年第1期53卷 183-192页

作者：李剑张大勇中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

回顾了国外军队装备的四代光电瞄准吊舱的技术特点和发展历程,定义了光学口径和吊舱舱径之比(光舱比)作为衡量集成度的标准,重点针对第三代的Sniper XR ATP和ATFLIR两型采用共光路串联布局吊舱的探测系统进行了分析和正向设计:二者均拥... 详细信息

回顾了国外军队装备的四代光电瞄准吊舱的技术特点和发展历程,定义了光学口径和吊舱舱径之比(光舱比)作为衡量集成度的标准,重点针对第三代的Sniper XR ATP和ATFLIR两型采用共光路串联布局吊舱的探测系统进行了分析和正向设计:二者均拥有Φ150 mm口径,约1.5°×1.5°视场,在0.7~0.9μm和3.7~4.8μm波段的传递函数接近衍射限,前者为透射式前置望远系统,后者为离轴三反式前置望远系统,二者的结构布局为:前置望远系统置于吊舱前部压缩光束,通过光学铰链和快反镜将光束导入吊舱中,部分光进入各自的探测通道或激光发射通道。其中,类ATP的透射式前置望远系统可在汇聚光路中折叠形成俯仰/方位正交轴系并置于305 mm舱径内,光舱比约0.492;类ATFLIR的离轴三反式前置望远系统可在压缩后的平行光路中折叠形成方位/俯仰两个正交轴系并置于Φ330 mm的球体内,光舱比约0.455。作为对比,采用共光舱并联布局的第四代Litening 5和Talios吊舱探测系统将所有光学载荷和伺服框架平台置于吊舱前部的Φ406 mm球体内,光舱比约0.37,其并联共光舱设计架构的集成度较低。针对未来可能的升级要求,类ATFLIR吊舱比ATP吊舱具有更强的生命力,其采用纯反射式的前置望远系统可以更方便地增加波段和拓展功能。

关键词：光电瞄准吊舱光学设计多波段共光路前置望远系统

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国外转塔式光电瞄准吊舱技术发展分析

光学精密工程 2024年第16期32卷 2474-2491页

作者：李剑赵祥杰张大勇中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

对国外转塔式光电瞄准吊舱进行了划代,介绍了典型第三代吊舱的主要技术特点,定义了衡量光电吊舱集成度的四个评价标准:通光孔径与舱体直径之比、通光孔径的立方与系统重量之比,舱体直径的立方与系统重量之比以及有效载荷重量与系统重量... 详细信息

对国外转塔式光电瞄准吊舱进行了划代,介绍了典型第三代吊舱的主要技术特点,定义了衡量光电吊舱集成度的四个评价标准:通光孔径与舱体直径之比、通光孔径的立方与系统重量之比,舱体直径的立方与系统重量之比以及有效载荷重量与系统重量之比,实现了从宏观层级对性能相近的光电瞄准吊舱功能密度或技术水平的定量评价。介绍了国外典型装备的发展状况,重点针对美国MTS-B吊舱、土耳其ASELFLIR350吊舱及之后的400/500、加拿大MX-15D吊舱、法国EUROFLIR410吊舱和德国ARGOS II HDT等典型产品进行了对比分析,介绍了各自的技术风格、特点和重要载荷;通过正向设计评估验证了MTS-B前置望远系统的性能指标和ASELFLIR350的光学有效载荷;总结了现代光电瞄准吊舱的几大趋同化技术特点:多波段共孔径折反式主系统+旁轴小口径次系统的光机架构正取得共识、多种波段的激光探测技术日益倾向主动光学方向、基于多轴多框平台和快反镜相结合的复合轴控制技术正在普及、详查探测更注重目标细节区域增强、多波段图像融合信息处理技术在显控中越发重要。

关键词：光电瞄准转塔多波段共孔径前置望远系统复合轴控制光斑探测

PBX炸药缝隙挤压加载下的破裂模式及点火响应

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兵工学报 2024年第9期45卷 3135-3146页

作者：胡秋实尚海林吴兆奎廖深飞傅华中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

武器装药服役过程中内部容易产生缝隙等结构弱环。针对圆形缝隙开展PBX-3炸药及其模拟材料缝隙挤压加载实验。通过结构设计,使样品内部的宏观裂纹在实验结束后的拆卸过程中不发生破坏,保留裂纹原始形貌以便于观测分析。采用45°镜反射... 详细信息

武器装药服役过程中内部容易产生缝隙等结构弱环。针对圆形缝隙开展PBX-3炸药及其模拟材料缝隙挤压加载实验。通过结构设计,使样品内部的宏观裂纹在实验结束后的拆卸过程中不发生破坏,保留裂纹原始形貌以便于观测分析。采用45°镜反射成像结合高速摄影,记录样品缝隙挤压的动态全过程。采用欧拉-拉格朗日耦合方法对炸药缝隙挤压过程进行仿真计算,用未点火情况下的实验数据进行模型参数校核,使用校核后的模型对点火情况进行再计算。基于做功和加热增加物体内能的等效性,对主导点火机制和点火时间进行分析。研究结果表明:缝隙挤压加载下样品内部形成滑移区和死区,两区分界面为锥面;对于φ0.8 mm直径的缝隙,强围压下挤压速度仅4.2 m/s即可导致点火,点火后的燃烧反应烈度随缝隙尺寸的减小而增加;数值模拟得到的挤压应力、速度及破裂模式与实验结果符合较好,滑移区与死区之间的挤压摩擦功率高达数千W/cm^(2),点火时间为百μs量级,引发点火的重要机制是滑移区-死区界面的挤压摩擦温升。

关键词： PBX炸药缝隙挤压破裂模式点火欧拉-拉格朗日耦合

高应变率下不同初始相变温度NiTi合金的力学响应

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爆炸与冲击 2024年第5期44卷 99-107页

作者：张旭平董金磊吕超罗斌强王桂吉谭福利赵剑衡中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999 中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621999

为获得高应变率下不同初始相变温度NiTi合金的屈服应力等基本物理特性和力学响应规律,采用10^(−3)s^(−1)应变率下准静态压缩与拉伸、10^(5)s^(−1)应变率下准等熵压缩及10^(7)s^(−1)应变率下冲击加载实现跨量级的不同应变率加载,高应变... 详细信息

为获得高应变率下不同初始相变温度NiTi合金的屈服应力等基本物理特性和力学响应规律,采用10^(−3)s^(−1)应变率下准静态压缩与拉伸、10^(5)s^(−1)应变率下准等熵压缩及10^(7)s^(−1)应变率下冲击加载实现跨量级的不同应变率加载,高应变率加载实验中通过控制样品初始温度实现不同初始相态NiTi合金的力学响应测量。结果显示,初始马氏体相和初始奥氏体相NiTi合金的准静态加载应力-应变曲线中均出现2次模量变化,初始马氏体相中的模量变化由晶体重定向和马氏体相塑性变形引起,初始奥氏体相中的模量变化由马氏体相变和相变后塑性变形引起。准等熵加载下,初始马氏体相NiTi合金的Lagrangian声速随粒子速度增大而增大,未观察到间断等非线性变化;而初始奥氏体相中声速曲线存在间断,声速由初始横波值间断减小至体波声速后再随粒子速度线性增大。冲击实验中,初始马氏体相NiTi合金后自由面速度约34 m/s处出现双波结构,而将样品初始温度升至402 K后再冲击加载,则在约100 m/s处出现双波结构,二者速度曲线拐点分别由马氏体相弹塑性屈服和奥氏体相塑性屈服引起;在初始奥氏体相NiTi合金冲击实验中,在样品后自由面速度达到220~260 m/s时才出现显著的奥氏体相弹塑性转变。随着应变率从约105 s^(−1)升高至10^(7) s^(−1),相同组分奥氏体相NiTi合金的弹性极限由约2 GPa增大至约4 GPa,10^(7) s^(−1)应变率下,随着初始样品温度升至402 K,弹性极限降至1.7 GPa,表明NiTi合金的弹性极限存在显著的温度和应变率效应。

关键词： NiTi合金奥氏体-马氏体相变相变温度高应变率弹性极限

一种适用于复杂加载状态下微喷射物质面密度测量的Asay膜方法

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爆炸与冲击 2024年第3期44卷 159-168页

作者：王维荣陈书杨王学军赵信文黄世璋李欣竹吴强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全国重点实验室四川绵阳621999

为了解决传统Asay膜方法不适用于复杂加卸载条件下微喷射物质面密度测量的问题,采用光子多普勒速度计(photonic Doppler velocimetry,PDV)测量微喷射物质速度结合传统Asay膜方法的膜速曲线发展了测试复杂加载条件下微喷射面密度的新方... 详细信息

为了解决传统Asay膜方法不适用于复杂加卸载条件下微喷射物质面密度测量的问题,采用光子多普勒速度计(photonic Doppler velocimetry,PDV)测量微喷射物质速度结合传统Asay膜方法的膜速曲线发展了测试复杂加载条件下微喷射面密度的新方法。采用数值实验和轻气炮实验对新方法进行了分析和评估。针对3种典型微喷射物质速度分布情况,利用数值实验分析评估了实际应用场景下因PDV给出的微喷物速度偏离理论值对面密度测量的影响,通过对PDV给出的微喷物速度线性插值处理,可确保新方法与理论值测量偏差小于20%。通过轻气炮加载预置粉末样品实验对比评估了新方法和传统方法的测量效果,采用2种方法分别处理同一发实验数据,结果显示,新方法相较于传统Asay膜方法的测量偏差小于20%。

关键词：微喷射 Asay膜光子多普勒速度计面密度

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两点侧面对称起爆下不同金属的激波斜碰行为

兵工学报 2024年

作者：任国武康怀浦张绍龙张崇玉陈永涛汤铁钢中国工程物理研究院流体物理研究所

研究对称起爆加载下金属样品内激波斜碰的早期动态力学行为对分析其后续的动态演化与失效机制有着重要的意义。主要结合激波极曲线理论和数值模拟方法开展两点侧面对称起爆加载下金属铅（lead，Pb）、无氧铜（Oxygen-Free High Conducti... 详细信息

研究对称起爆加载下金属样品内激波斜碰的早期动态力学行为对分析其后续的动态演化与失效机制有着重要的意义。主要结合激波极曲线理论和数值模拟方法开展两点侧面对称起爆加载下金属铅（lead，Pb）、无氧铜（Oxygen-Free High Conductive copper，Cu-OFHC）和钨合金（W-Ni-Fe alloy，W4Ni2Fe）的动态行为研究。利用激波极曲线方法和Hugoniot状态方程，得到3种金属激波反射形式发生转变时入射角和入射压力临界值之间的关系，并基于此结果分析仿真中3种金属内激波的对称斜碰特征。模拟结果显示3种金属都发生了马赫反射，吻合理论预测。通过对比分析3种金属内部横向同一区域的压力剖面发现：Pb的马赫杆宽度远大于Cu-OFHC和W4Ni2Fe；Pb中由入射激波、马赫杆和反射激波形成的三波加载区域也大于后两者，分析认为主要原因是Pb中的声速远小于后两者，造成碰撞区内激波相互作用的差异。基于自由面的速度历史剖面和判断准则估算这3种金属中最终形成马赫杆的宽度并讨论碰撞区的动态演化特征。最后结合对金属内部压力及自由面速度剖面的分析建立斜激波对称碰撞动态演化模型，为深入认识碰撞区的动态力学行为提供了理论支持。

关键词：斜激波对称起爆马赫反射极曲线数值模拟

多脉冲加载下结构装药非线性放大效应及其点火实验

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含能材料 2024年

作者：仲苏洋廖深飞胡秋实李涛傅华中国工程物理研究院流体物理研究所

为认识侵彻多层靶过程中装药意外点火的潜在机理，提出了基于多层嵌套子弹及双向限位设计思路，建立了一种连续多次冲击加载下结构装药非线性放大效应实验方法，验证了该方法的有效性，分析了非线性响应放大的内在机制，开展了多脉冲加... 详细信息

为认识侵彻多层靶过程中装药意外点火的潜在机理，提出了基于多层嵌套子弹及双向限位设计思路，建立了一种连续多次冲击加载下结构装药非线性放大效应实验方法，验证了该方法的有效性，分析了非线性响应放大的内在机制，开展了多脉冲加载下结构非线性响应对装药点火行为的影响研究。结果表明：该实验方法能够针对装药进行灵活可控的多脉冲加载，加载应力峰值达百兆帕量级、脉宽达亚毫秒量级。一旦加载载荷的特征频率接近结构装药的固有频率，将产生结构非线性放大效应，装药应力幅值逐渐放大。在子弹速度、质量均相同的前提下，仅改变载荷频率，如果结构非线性响应发生放大，则PBX-3装药可能发生点火；反之则不会发生点火。可见，结构非线性放大效应是导致装药点火的一个重要因素。

关键词：结构装药多脉冲非线性放大点火

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磁驱动固体套筒实验模拟中的电流系数

高压物理学报 2024年

作者：阚明先陈涵吴凤超贾月松张南川傅贞段书超中国工程物理研究院流体物理研究所

采用不可压缩理论模型，对FP-2装置上开展的磁驱动固体套筒实验进行了模拟分析。模拟结果表明，无论是二维磁流体力学理论模型，还是其他不可压缩理论模型，回流罩结构磁驱动固体套筒的边界磁感应强度公式中都包含一个小于1的套筒电流... 详细信息

采用不可压缩理论模型，对FP-2装置上开展的磁驱动固体套筒实验进行了模拟分析。模拟结果表明，无论是二维磁流体力学理论模型，还是其他不可压缩理论模型，回流罩结构磁驱动固体套筒的边界磁感应强度公式中都包含一个小于1的套筒电流系数。对不同套筒厚度、不同套筒半径条件下磁驱动固体套筒实验的电流系数进行了模拟，发现电流系数不仅与套筒内半径有关，还与套筒厚度有关；套筒内半径越大，套筒电流系数越小；套筒厚度越大，套筒电流系数越小。准确掌握磁驱动固体套筒电流系数的变化规律，可使磁流体程序从磁驱动固体套筒实验的后验模拟发展为精确预测，使磁流体力学模型真正具备正确设计和指导磁驱动固体套筒相关实验的理论能力。

关键词：磁驱动固体套筒实验二维磁驱动数值模拟程序磁流体力学电流系数回流罩结构