损伤炸药的冲击起爆数值模拟

通过对炸药化学反应速率方程的分析,建立了基于KIM弹粘塑性球壳塌缩热点模型原理的三项式整体化学反应速率方程模型. 运用遗传算法确定了反应速率方程相关参数,通过与Forest-Fire反应速率模型数值模拟结果对比验证所建模型的合理性. 将所建反应速率方程模型嵌入有限元程序对PBX炸药起爆过程进行数值模拟,数值模拟结果与试验结果吻合较好,可以描述分析受冲击加载造成孔隙率、颗粒尺寸等变化的损伤炸药的冲击起爆过程.     

PBX炸药粘弹性损伤本构关系研究

应用广义能量释放率及动态断裂理论,结合粘弹性效应建立了PBX炸药的统计细观损伤本构模型,将该模型嵌入到Ls-dyna有限元程序中对平面撞击实验进行了数值计算.通过与实验结果比较表明,建立的细观损伤本构模型能较好地描述PBX炸药在冲击作用下的动态损伤力学行为.     

爆炸载荷作用下玻璃钢/硬质聚氨酯泡沫夹层结构抗冲击性能实验研究

为分析玻璃钢/硬质聚氨酯泡沫组成的单夹层方板、双夹层方板以及单夹层方板单面喷涂聚脲结构在爆炸载荷作用下的动力响应及抗爆性能,进行了等面密度的3种结构靶板的爆炸冲击波毁伤效应试验,获得了3种结构靶板在爆炸载荷作用下的破坏模式,并比较了3种结构的抗冲击性能.研究发现,靶板的面板破坏模式以固支边界断裂裂纹、四角弯折裂纹和应力集中处剪切裂纹为主,芯层形成了明显的压溃区、裂纹聚集区、脱粘破坏和拉伸裂纹破坏.等面密度设计的双夹层方板和迎爆面喷涂聚脲的单夹层方板破坏程度和残余变形比单夹层结构更大;背爆面喷涂聚脲的单夹层方板破坏程度比单夹层结构更大,但背爆面板残余变形明显减小.      

铝质量分数对CL-20基炸药驱动筒壁能量输出结构影响

为探究铝粉质量分数对六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）基炸药在爆炸驱动筒壁过程中能量输出结构的影响,考虑到筒壁及爆轰产物的轴向运动,基于微元法和爆轰产物状态方程建立了爆炸驱动过程中的能量输出模型. 设计了2种不同铝质量分数的CL-20基炸药（CA5、CA30）和对应的含氟化锂炸药（CF5、CF30）,开展直径50 mm的标准圆筒实验,应用光子多普勒测速仪记录圆筒壁膨胀速度. 计算结果表明:圆筒壁膨胀过程中,基体炸药质量分数由89%降至64%时,CL-20基含铝炸药和含氟化锂炸药驱动金属的能力降低;铝粉质量分数由5%增加到30%时,膨胀结束时刻的内能随之增加;不同氟化锂质量分数的CL-20基炸药能量转化率在93%左右,该值均高于对应的含铝炸药.      

弹体侵彻钢筋混凝土靶开坑深度研究

研究弹体侵彻靶板的开坑深度,有助于提升侵深和过载的计算精度.首先,通过总结对比现有的开坑深度模型以及试验数据的回归分析,建立了考虑弹体质量和初速度的开坑深度模型.然后,以此为基础给出了弹体侵彻钢筋混凝土靶开坑深度的计算方法.最后,结合作者早前建立的钢筋混凝土动态球形空腔膨胀理论,利用文献试验数据对开坑深度模型进行了应用对比分析.本文模型考虑了弹体质量、初速度以及首层钢筋网埋设深度等因素的影响,可用于分析不同质量、不同初速度弹体侵彻钢筋混凝土靶的开坑深度.      

考虑剪胀效应的混凝土动态柱形空腔膨胀理论

同时考虑混凝土的压缩和扩容特性,建立了动态柱形空腔膨胀理论,其中完整的靶体响应为密实区-扩容区-开裂区-弹性区,在扩容区采用扩容方程,使用该理论得到了空腔表面应力与膨胀速度的表达式,并使用该式计算得到弹体侵深和加速度.研究结果表明,运用该理论建立的刚性侵彻方程,其计算结果与实验结果具有良好的一致性,模型可以较好描述不同头部形状尖卵形弹体的侵彻能力以及加速度变化趋势.      

圆筒结构冲击载荷测试研究

为了能够在大型飞机模型撞击混凝土靶体试验中准确预估冲击载荷,建立了小尺寸的圆筒结构冲击载荷的测试系统.测得了圆筒结构的减加速度时程曲线,结合线密度分布,理论计算得到冲击载荷时程曲线,与试验所测冲击载荷对比,验证理论计算方法的正确性,并在此基础上确定理论计算公式修正系数.     

泛形裂面构造及其复杂度

基于真实材料物理性质的非均匀特征,提出了一个简单的统计泛形裂纹扩展模型,用以描述脆性材料中泛形裂纹（或断裂面）构形,并采用计盒维数方法确定其复杂度.其中,假设裂纹沿最小能量耗散（依次按最小强度、最短路径、最小偏折角判定）方向扩展,且材料性质服从Weibull分布.计算得到的泛形裂纹构形的复杂度结果与实验结果吻合较好.进一步分析表明,泛形裂纹构形的复杂度可由材料性质的Weibull分布参数确定,而与泛形裂纹构形的随机性或涨落无关.     

贝雷砂岩射孔损害区核磁共振实验研究

目的　根据对射孔损害区进行定性和定量的实验研究,分析该区形成机理及影响孔眼流动效率的因素; 方法　根据筛选粒度分析,在显微镜下测定岩石的岩性; 采用核磁共振实验对射孔后贝雷砂岩射孔损害区的岩石性能指标进行分析; 结果　核磁共振实验可定量分析射孔孔眼流动效率; 结论　损害区内岩石的孔隙度和渗透率明显下降,严重影响油井的生产流动效率;     

模型NEPE推进剂燃烧转爆轰实验研究

建立了推进剂燃烧转爆轰（ＤＤＴ）的实验系统，分别利用弱约束和强约束对ＮＥＰＥ推进剂的ＤＤＴ过程进行测试，得到了其速度增长规律和诱导爆轰距离，并对强弱约束的ＤＤＴ数据进行了比较．实验表明，在弱约束条件下由于侧向稀疏作用，推进剂较难产生由燃烧到爆轰的转变，一旦形成爆轰，稳定爆速将不受约束强度的影响．