冲击-斜波加载下锆的动力学特性

本文基于磁驱动装置CQ-4完成了冲击-斜波加载实验设计,开展了金属锆在不同加载条件下先冲击再斜波压缩新热力学路径下的动力学特性研究.实验结果显示,加载压力峰值约为25 GPa,三个样品的波剖面结构依次为弹塑性转变、冲击波和斜波压缩,当冲击加载压力在相变压力附近约10 GPa时可以获取含有明显相变特征的速度波剖面,而冲击压力在20 GPa时冲击波覆盖相变波,速度波剖面无法观测到10 GPa附近的双波结构.加载压力峰值约为44 GPa,速度波剖面无弹塑性转变和相变特征为单波结构.结合多相状态方程和非平衡相变速率方程对锆的冲击-斜波压缩过程进行了数值模拟,计算与实验结果吻合良好,可以较好地模拟锆的冲击-斜波压缩实验过程.     

后表面声阻抗匹配对钛相变动力学的影响

基于磁驱动装置CQ-4开展了金属钛的斜波压缩相变实验,研究了窗口特性对钛相变动力学的影响.实验结果显示,钛后表面为较低声阻抗(自由面和Li F窗口)时,相变起始对应的粒子速度特征拐点约408.9 m/s,而高阻抗蓝宝石窗口时约373.9 m/s,这一速度特征拐点对应的压力并不是相变压力.结合基于热力学Helmholtz自由能的多相状态方程和非平衡相变速率模型开展了钛的相变动力学数值模拟研究,计算结果与三种情况的实验结果都基本吻合.计算结果显示,样品在加载面附近速度波形相同,在后表面附近由于阻抗匹配不同,波形幅值差异较大.钛的相变压力为10.5 GPa,且为率相关的非平衡相变.在压力-比容热力学平面,相变前准等熵线与冲击绝热线基本重合,相变过程在一定的压力区间内完成,进入新相后准等熵线在冲击绝热线下方.进入相变后有明显的声速下降,这是由于相变引起的比容间断造成的,相变完成后恢复到体波声速.     

准等熵加载下PBXC03炸药起爆响应特性实验研究

为了探寻在准等熵加载下炸药的起爆响应特性和爆轰成长规律问题,利用磁驱动加载设备CQ-4装置和多路光子多普勒测速技术PDV,建立了炸药1维准等熵加载起爆响应试验测试系统.在1次准等熵加载下获得5个不同厚度的高聚物粘结炸药PBXC03响应背面粒子速度时间历史,得到炸药准等熵加载起爆爆轰成长特性.实验结果表明,获取的各个厚度炸药样品背面的粒子速度波形干净,细节清楚.准等熵加载进入炸药后,在传播的过程中首先由于波的追赶作用而形成前导冲击波.而且,准等熵加载下起爆机制与冲击起爆机制存在明显的差异,准等熵加载在较强冲击波形成前,热点形成较少,炸药几乎不发生反应;形成较强冲击波后,炸药响应表现为由热点机制主导的冲击起爆爆轰成长特性.      

内爆加载下界面不稳定性和湍流混合数值模拟研究

本文采用可压缩多介质黏性流动和湍流数值模拟代码MVFT,研究了球形汇聚几何中内爆加载Air/SF_6扰动界面导致的界面不稳定性和湍流混合的演化规律和物理机制.结果表明,这种条件下会发生复杂的波系演化,进而导致界面不稳定性和湍流混合也具有复杂的演化规律.冲击波首次加载Air/SF_6扰动界面后诱发Richtmyer-Meshkov (RM)不稳定性;然后扰动界面向心加速运动,此时会发生Rayleigh-Taylor (RT)不稳定性;接着扰动界面逐渐转为向心减速运动,此时发生SF_6加速Air的致稳效应,它会抑制界面不稳定性和湍流混合的发展,使湍流混合区(TMZ)宽度增长速度逐渐减小,当RT致稳机制逐渐增强并占绝对主导时,湍流混合区宽度出现负增长.当透射冲击波聚心反弹后,对湍流混合区形成的是一个准等熵斜波-冲击波-泰勒波的二次加载过程,沿重/轻介质方向产生的是加载-加载-卸载效应.准等熵斜波加载也会对RT致稳机制有贡献.反射冲击波加载又会诱发RM不稳定性,而泰勒波加载会诱发RT不稳定性,二次加载产生的反射波聚心又反弹,进而重复准等熵斜波-冲击波-泰勒波的加载过程.汇聚几何所特有的Bell-Plesset (BP)效应会促进界面不稳定性和湍流混合发展.在球形汇聚几何中内爆加载所诱发的界面不稳定性和湍流混合发展过程中, RM不稳定性、RT不稳定性、BP效应和RT致稳机制存在互相竞争机制.湍动能分布显示湍流混合区发展沿径向是不对称的,不同方向湍动能分量和能谱结果表明湍流混合区发展还具有强的各向异性.     

准脆性SiC_p/Al复合材料SHPB实验中入射波整形技术

针对陶瓷体积分数为50%的准脆性SiCp/Al复合材料恒应变率动态压缩实验,研究了入射波整形原则和理想入射波设计方法.结果表明:采用原始透射波和修正后反射波叠加设计的新入射波,通过控制整形器尺寸和子弹初速获得了理想的入射波,实现对准脆性复合材料的恒应变率加载;以测试材料力学特性为基础设计的整形器,可调整入射波形使之与透射波具有相同形状.针对准脆性SiCp/Al复合材料,SHPB实验中应变率只取决于入射波的幅值,而与整形后的入射波加载率关系不大,入射波中平台段实现试样的恒应变率变形;入射波形设计成梯形波,使之与SiCp/Al复合材料的透射波波形相似,实现了对复合材料的恒应变率加载.     

氯化钠结构相变和弹性性质的第一原理计算

基于第一性原理平面波赝势密度泛函方法，研究了NaCl的高压结构相变和弹性性质．计算结果表明，在零温下NaCl从B1结构到B2结构的相变压强为29．7GPa,这与实验值和其它的理论计算结果符合的很好．利用准谐德拜模型，讨论了NaCl在0-70GPa范围内下的德拜温度θ、压缩波速度Vp和剪切波速度Vs．     

激光热弹激励流-固界面波声场的数值模拟

利用热弹体运动方程和热传导方程耦合问题的变换域解,求解其极点留数的解析表达式.通过数值求根方法,得出铁-水、铝-水、铁-空气、铝-空气这4种流-固界面波的速度值,从而得到4种界面各界波相应的极点留数值.用快速傅立叶变换(FFT)技术得到脉冲激光线源热弹激励时流-固界面波瞬态位移波形.计算结果表明,这2种界面波不但存在于液-固界面,而且存在于气-固界面,但这2种流-固界面上波成分的相对幅度、脉冲持续时间不同.     

岩石类介质SHPB试验加载波形的数值分析

采用基于细观损伤力学基础而开发的动态岩石破裂过程分析系统RFPA2D对大直径SHPB装置中压杆的应力波弥散效应进行二维数值分析,讨论了矩形应力脉冲和三角形应力脉冲两种加载波形对弥散结果的影响.结果表明,基于细观损伤力学基础而开发的动态岩石破裂过程分析系统RFPA2D能够较真实地模拟SHPB试验中波形传播过程;在大直径SHPB实验技术中,由于压杆的横向泊松效应,波形在传播过程中的弥散现象明显;选择合适的加载波形可以有效降低SHPB装置中应力波的弥散效应,其中三角形波加载可以降低大直径SHPB动态测试中的应力波弥散,是岩石混凝土等非均匀材料SHPB动态测试的较理想加载波形.     

氧化镉高压物性的第一性原理计算

基于第一性原理平面波赝势密度泛函方法, 研究了CdO的高压结构相变和弹性性质. 计算结果表明, 在零温下CdO从B1 结构到B2 结构的相变压强为90.31 GPa, 这与实验值和其它的理论计算结果符合的很好. 利用准谐德拜模型, 讨论了CdO在0-150GPa范围内下的压缩波速度、平均声速度和德拜温度.     

冲击加载下水的固化现象研究

利用气炮加载技术结合光透射测量技术在线观测了样品水的光透射率变化情况。发现样品水经过多次冲击加载后在液相区透光性发生显著变化,透射率下降速率与平衡压力表现出相关性。证实了水的结晶固化受到了石英界面效应的影响,澄清了冲击加载下由于受外界条件的诱导,水在未过冷状态下液-固相变能够发生。     

低渗透岩石声学特征及在含气性预测中的应用

针对低渗透储层含气性定性识别、定量预测困难等问题,开展了模拟地层条件下的声学岩石物理实验,定量 研究了围压、孔隙压力、有效应力和孔隙流体等对纵、横波速度的影响。系统分析了纵横波速度、弹性参数等与含气饱 和度的关系,并基于Krief 弹性参数预测方法对实验结果进行了验证分析。实验和数值模拟结果表明,岩石的声学性 质受孔隙度、压力、孔隙流体性质等因素的综合影响,纵横波速度比波阻抗交会和纵横波平方交会截距对孔隙流体 性质较为敏感,可用于含气储层的识别与评价,对利用声波测井资料进行储层流体性质识别具有重要指导意义。     

基于声发射和交流阻抗谱研究钢筋-混凝土粘结性能实验研究

钢筋混凝土结构是世界范围内应用最为广泛的结构形式,钢筋和混凝土协同工作的前提是两者间存在良好的粘结性能。综合应用声发射技术和交流阻抗谱技术,研究了不同粉煤灰替代率下钢筋-混凝土的粘结性能。通过引入一种等效电路模型,考察钢筋-混凝土界面电阻和电容的变化来研究损伤发展;再结合声发射实验数据得到不同荷载水平下损伤发展历程。结果表明,适量掺加粉煤灰可强化钢筋-混凝土粘结性能,交流阻抗谱技术和声发射技术可以用来定量研究粘结损伤发展。     

Fabrication of W-Mo-Ti system flier-plate with graded impedance for generating quasi-isentropic compression

A fully dense W-Mo-Ti system flier-plate with graded impedance in its thickness direction was successfully fabricated by the method of powder metallurgy. The result of the impact experiment on a light gas gun showed that dynamic quasi-isentropic compression has been created.     

用声波速度预测岩石单轴抗压强度的试验研究

声波速度是一项较好反映地层岩石综合物理性质的声学指标,被广泛应用于石油勘探开发工程的各个专业技术领域。在扼要叙述室内测定岩石声波速度、单轴抗压强度试验方法的基础上,重点介绍了利用回归分析方法,研究声波速度与岩石单轴抗压强度相关关系、地面声波速度与井下测井声波速度相关关系的数据分析处理过程和获取的定性定量结论。在综合分析研究的基础上,介绍了以方便现场工程应用为目的所建立的利用测井声波速度预测岩石单轴抗压强度的数学模型及其预测剖面。作为一项试验研究的专题内容,在文章的结论部分阐述了对该项研究成果的应用前景。     

不同影响因素下致密灰岩声波特性研究

在研究岩石力学性质、获取地层参数的过程中,岩石的声波特性发挥着重要作用。为了研究致密灰岩的声波特性,从鄂尔多斯盆地3 500 m以下4段灰岩地层取不同孔隙度的岩样进行实验,研究了不同孔隙度、层理、围压、轴压对致密砂岩声波性质的影响。实验结果表明,3 500 m以下致密灰岩的孔隙度分布在5%~13%之间,并且随着孔隙度的增加,灰岩的弹性模量减小,纵横波速呈线性减小;致密灰岩在平行层理方向纵横波速大于垂直层理方向,因为垂直层理方向灰岩声阻抗大;在0~5 MPa内,随着围压增大致密砂岩纵横波速增大明显,围压继续增大,纵横波速变化不明显;轴压较小时,致密灰岩的纵横波速随着轴压的增大变化不明显,当轴压增大到一定程度时,不同围压下纵横波速基本一样,围压对其影响减小。     

分频重构反演及在薄互层储层预测中的应用

塔北隆起却勒-羊塔地区古近系底砂岩段发育一套扇三角洲前缘砂、泥薄互层储层,通过对薄互层储层的钻井岩芯、录测井分析,探讨了常规曲线分频分量的储层地质含义,优选了薄互层岩性敏感曲线和地层平均速度敏感曲线。在曲线预处理、标准化处理等前提下,利用小波分频分解的原理和方法,分频提取储层岩性敏感伽马曲线的中频分量和地层平均层速度敏感声波曲线的低频分量。统计回归,建立伽马曲线与声波曲线的转换模型,模型法将伽马曲线转换为声波曲线量纲。小波分频重构融合伽马曲线中频分量和声波曲线低频分量信息,构建具有声波量纲的拟声波曲线。利用拟声波曲线约束地震反演,提高地震频带宽度和地震资料分辨率,预测了薄互层砂岩的分布区,薄层砂岩主要分布于北部的QL1 井和东部的YT5 井附近。     

La2-xAlxMo2O9（0≤x≤0．18）的溶胶凝胶合成及其电性能

采用溶胶凝胶法合成了La位掺杂Al的系列新型氧离子导体La2-xAlxMo2O9（0≤x≤0．18）。通过X-射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、X-射线光电子能谱（XPS）、场发射扫描电镜（FE—SEM）等手段对氧化物结构进行分析,交流阻抗谱测试其电性能。结果表明,随Al掺杂量的增加,其晶胞参数有所减小;A1的掺杂对高温立方相的电导率没有明显改善,但显著提高了低温单斜相的电导率,同时,有效抑制了母体在580℃的相变。     

随机图G(2n,p)中k-匹配的相变性质

随机图G(n,p)模型中有两个参数n和p,n表示图中的结点数,p表示图中任意两个不同结点之间独立生成边的概率。证明了随机图G(2n,p)中存在k-匹配的临界值为p=kn-2。实验分析了随机图G(2n,p)实例中10-匹配和25-匹配以及k=n-1匹配的相变。最后总结出临界函数与匹配的边数和结点数有关系。实验表明,理论与实验一致。     

用具有负介电常数的模拟光子晶体同轴系统获得负群速

研究由不同阻抗的同轴电缆周期相连组成的同轴光子晶体（coaxial photon crystal，CPC）系统中的反常色散曲线和群速。研究了阻抗的大小，每段同轴线的长度，系统中同轴电缆的节数，和同轴电缆自身的折射率对反常色散曲线和群速的影响；并且得到vg=3．25c的最大群速。最后假定使用具有负介电常数填充物的同轴电缆组成CPC，证明可获得vg=（-5．04c）～（-5．23c）。