金属桥箔电爆炸驱动飞片过程数值模拟研究

为研究金属桥箔电爆炸等离子体驱动飞片全过程中飞片的性能特征和影响规律,建立了金属桥箔电爆炸驱动飞片全过程的多相流数值计算模型,并进行了数值模拟计算.计算中,利用了相变分数描述金属桥箔由固相到等离子体相的相态转变,采用了考虑粒子数目变化及粒子间库仑作用的高温高压等离子体状态方程描述电爆炸等离子体的形成和运动行为,采用了动网格模型描述飞片的运动.将计算结果与实验结果进行对比分析,计算得到的飞片速度值与实验值的误差小于5%,表明计算模型的准确性较好.基于该计算模型,对总面积相同的双体阵列桥箔和单体桥箔电爆炸等离子体驱动飞片过程进行了数值模拟,计算结果表明,由于阵列桥箔电爆炸过程中等离子体和冲击波的叠加汇聚作用,提高了能量转化效率,使得等离子体及冲击波流场对飞片的驱动力增加,从而提高了飞片的速度.等离子体流场对飞片表面的烧蚀厚度约为0.1μm,飞片的完整性较好.     

金属桥箔电爆炸冲击波特性研究

为研究金属桥箔电爆炸冲击波流场特征,根据冲击波运动自相似性,采用点爆炸模型描述了金属桥箔电爆炸冲击波的流场演化,建立了金属桥箔电爆炸后冲击波波阵面参数的理论计算方法. 给出了冲击波速度、压力、传播距离和粒子速度随时间的变化规律,将计算得到的冲击波传播距离和速度与实验结果进行了对比分析,计算结果与实验结果相符合.     

塑料与玻璃基体Ni-Cr桥丝爆发规律研究

为从理论上推导出Ni-Cr桥丝式换能元的临界爆发电压和电流的计算公式,以塑料和玻璃两种基体的Ni-Cr桥丝换能元件为研究对象,通过实验,用D最优化法测试其50%爆发电压、电流值,得出电爆规律,并利用集总参数法建立桥丝升温方程,计算出恒流作用时桥丝的临界爆发电流及电容放电作用时桥丝的临界爆发电压,实验值与理论计算值对比结果表明两者比较吻合,给出的临界爆发电压电流的计算公式符合实际情况.     

微型半导体桥临界爆发及发火电流特性研究

为获得恒流激励下微型半导体桥的临界爆发和发火电流特性,研究了微型半导体桥换能元和换能元与斯蒂芬酸铅组成的发火件.利用高速示波器测试其在不同激励电流时的电压和电流信号.利用D-最优化法测试其临界爆发电流和临界发火电流.实验现象显示微型半导体桥的固态是其稳定态,熔点可作为临界爆发点,并且发火件临界发火属于电热发火.基于傅里叶传热原理,建立了微型半导体桥的稳态导热模型,推导出临界爆发电流和临界发火电流理论计算公式.临界爆发电流与微型半导体桥电阻的平方根成反比,与面积的1/4次方近似成正比.降低电阻或者增大面积可提高发火件的临界发火电流.实验数据验证了计算公式的可行性与合理性.     

低电压下爆炸箔的电爆性能

冲击片雷管是全电子安全系统中作为起爆点火常用的执行机构，是解决全电子安全系统起爆安全性的最好途径。针对电爆炸起爆系统（EFIS）中冲击片雷管充电电压高的问题，对桥区尺寸为250μm×250μm×3μm的AL膜爆炸箔进行低电压适配研究。在分析爆炸箔电爆参数中的爆发电压、爆发电流及爆发时间等影响因子的基础上，通过改进的FIRESET模型中添加修正系数，利用Simulink平台建立模型进行仿真分析，结合试验研究在800V、1000V、1200V的爆发电流、爆发电压、爆发时间的变化规律。结果表明：充电电压为1000V时Al制爆炸箔的电爆炸电能量利用率更高，添加的修正参数也有一定的可行性。     

金属桥箔电爆炸等离子体流场实验研究

为了研究金属桥箔电爆炸等离子体流场特征,进行了金属桥箔电爆炸实验.利用基于纹影摄影技术的双脉冲光源等离子体流场结构测量系统,对桥箔电爆炸等离子体流场进行了照相观测,获得了不同时刻等离子射流和冲击波的物理图像.分析了等离子体流场变化规律,得到了等离子体及冲击波的特性参数.     

电阻应变式传感器灵敏度特性分析

基于电阻应变式传感器工作原理,采用金属箔制成电阻应变片,利用应变效应测量微小形变,在一定范围内分别对单臂、半桥、全桥直流测量电路进行性能测试;分析对比了3种不同接桥方式的电压灵敏度特性,其实验结果和理论结论基本相一致。     

阵列桥箔电爆炸过程数值模拟

为提高金属桥箔电爆炸的能量利用效率,增加桥箔电爆炸等离子体作用范围,设计了金属阵列桥箔结构,采用有限元流体动力学方法对金属阵列桥箔电爆炸过程进行了数值模拟.利用相变分数和考虑电离度、粒子数目变化及粒子间库仑作用的等离子体状态方程,实现了金属导体在脉冲大电流作用下电爆炸产生等离子体及冲击波的数值模拟计算.对比分析了阵列桥箔在有加速膛通道和无加速膛自由场两种情况下的电爆炸等离子体流场特征及演化规律.计算结果表明,两种情况下等离子体束在叠加汇聚区压力较高,在无加速膛自由场中电爆炸初始冲击波速度和等离子体射流传播速度都较高;在有加速膛情况下,由于气体粘性作用,管壁附近存在一个高压低速边界层,加速膛通道内冲击结构较为复杂.     

覆砂工艺消减铝合金筒形件铸造残余应力的研究

采用钻孔法测试铁型覆砂工艺ZL205A铝合金筒形铸件在不同覆砂厚度下的铸造残余应力,采集各覆砂厚度的凝固冷却曲线,研究覆砂厚度对铸件残余应力及凝固冷却过程的影响;利用Von Mises模型和Mohr-Coulomb模型,进行了覆膜砂铸造有限元仿真.研究结果表明:覆砂工艺能有效减少铸件残余应力.当覆砂厚度达到7mm时铸件残余应力可以降低约62%;覆砂厚度大于7mm后,残余应力继续减小幅度减小.通过对覆膜砂铸造过程测得的凝固冷却曲线分析,建立了覆砂厚度与凝固冷却速率、晶粒大小及共晶温度之间的关系,为实际应用提供可靠的工艺参考.仿真结果显示两种模型模拟的计算结果都与实验趋势基本吻合,但同时也需要考虑到不同覆砂厚度下两种模型各自的适用性.     

栅介质材料及尺寸对薄膜晶体管性能影响研究

系统地对基于高介电常数材料HfO_2和传统的介质材料SiO_2这两种不同栅介质层材料的硅薄膜晶体管进行建模并对不同尺寸和温度条件下的薄膜晶体管的工作特性进行了研究.获得了不同沟道长度和沟道宽度,不同栅介质层厚度和不同温度条件下的薄膜晶体管的工作特性曲线.通过对比发现,薄膜晶体管的饱和电流与沟道长度和栅介质层厚度成反比,与沟道宽度成正比,与理论计算一致.随着温度的升高,薄膜晶体管的载流子迁移率和阐值电压都在逐渐减小,因而饱和电流值逐渐减小;在相同栅介质层尺寸和温度条件下,基于HfO_2的薄膜晶体管相对于基于SiO_2的薄膜晶体管具有更高的电流开关比,更低的阈值电压和更小的泄漏电流.因此,基于高介电常数栅介质材料的薄膜晶体管相对于基于SiO_2的薄膜晶体管具有更好的性能.     

铜极薄带轧制过程中尺寸效应的研究

利用四辊异步冷轧机轧制工业纯铜极薄带,对轧制出厚度为25~300μm的轧件进行拉伸实验,发现在其力学性能方面出现了尺寸效应现象:随着厚度的减小,材料抗拉强度先增大,达到某一厚度临界值后转而减小,即存在一个厚度阈值,在此阈值之前出现加工硬化,之后转为加工软化.针对这一现象,对轧件进行机械性能检测和EBSD等观察或分析,认为极薄带出现尺寸效应的原因是:随着轧件厚度的减薄,胞壁沿厚度方向尺寸大幅度减小,位错向胞壁迁移距离减小,异号位错在胞壁处湮灭,导致抗拉强度降低.     

电沉积制备铁-镍-铬纳米晶合金箔工艺的正交设计

运用正交设计研究影响电沉积铁-镍-铬合金箔质量的主要工艺因素, 分析电流密度、溶液温度和溶液的pH值等各因素对合金成分和电流效率的影响, 通过综合评分的方法确定最佳工艺条件, 并对最佳工艺条件下获得的合金箔材的微观形貌、结构、物理和化学性能进行研究.研究结果表明: 制备的合金箔材成分为60%～65?, 34%～36%Ni, 1%～2%Cr, 厚度均匀, 表面光滑, 结晶细致. 扫描电镜观察和X衍射结果表明: 其晶粒尺寸在纳米范围内, 合金箔的抗拉强度和延展率分别为658 MPa和6%以上, 电阻率超过90 μΩ·cm, 磁感应强度为1.25 T, 最大导磁率为1.096×10-2 H·m-1, 矫顽力为357.53 A·m-1;箔材具有优异的耐腐蚀性能.     

某受损桥墩受力行为仿真分析

以某因撞击受损桥墩为例,建立实体及杆系有限元仿真模型,采用静力分析及有限元建模相结合的方法对桥墩受损后的力学行为进行了分析。研究结果表明:桥墩被撞击时,最大压应力出现在撞击点,最大拉应力出现在桥墩撞击点高程的2侧圆弧面及撞击点内部;受损桥墩裂缝较大处箍筋屈服的概率大;成桥状态验算时,桥墩撞击面壁厚损伤75%工况下的应力及位移的验算结果接近或基本达到规范相应限值,而桥墩撞击面壁厚损伤100%工况下的验算结果不能满足规范相应限值要求;随着桥墩损伤程度的增加,桥墩的稳定系数逐渐降低。     

飞片存在状态对起爆过程的影响

从理论上分析了中北大学研制的飞片起爆系统小飞片产生的可能性,实验研究了小飞片的形成对整个起爆过程的影响。结果表明：飞片起爆系统能产生出飞片,而且在小飞片存在的情况下,系统的起爆能量明显高于飞片不存在的情况,且爆炸箔的电流波形图略有滞后。     

电爆炸箔起爆系统初始电感的计算模型

回路电感作为电爆炸箔起爆系统（exploding foil initiation system简称EFIS）的重要参数,掌握其规律是将系统进一步上型化的基础,给出了电爆炸箔起爆回路的简化模型,提出了简化推导的3个假设条件,利用拉氏变换推导并验证了利用放电电流曲线确定电爆炸箔起爆系统初始电感的测算公式,利用Quantic的实验曲线验算了该公式结果表明测算公式是准确的,为EFIS进一步小型化提供了设计工具。     

An extremely luminous X-ray outburst at the birth of a supernova

Massive stars end their short lives in spectacular explosions--supernovae--that synthesize new elements and drive galaxy evolution. Historically, supernovae were discovered mainly through their 'delayed' optical light (some days after the burst of neutrinos that marks the actual event), preventing observations in the first moments following the explosion. As a result, the progenitors of some supernovae and the events leading up to their violent demise remain intensely debated. Here we report the serendipitous discovery of a supernova at the time of the explosion, marked by an extremely luminous X-ray outburst. We attribute the outburst to the 'break-out' of the supernova shock wave from the progenitor star, and show that the inferred rate of such events agrees with that of all core-collapse supernovae. We predict that future wide-field X-ray surveys will catch each year hundreds of supernovae in the act of exploding.     

梯度加载下岩爆试验的声发射特性

为了研究岩爆过程中声发射特性参数与岩爆破坏的关系,通过自主研发的岩爆模型试验装置,对大尺寸(1 000mm×600mm×400mm)试件进行岩爆模型试验。采用声发射监测装置,获取了不同加载梯度下岩爆模型试验过程中的声发射监测数据。结果表明:梯度加载过程中,试件的声发射事件数及能量在不同加载时刻有所不同,表现为极大的梯度变化;加载初期,声发射信号极少,岩爆瞬间突变增大,试件集聚的能量越大,更易发生瞬间强烈的岩爆现象;声发射定位点能够反映试件内部裂纹的动态演化过程,梯度加载过程中,声发射定位点的分布及数量能够直观展现岩爆破坏的程度。