TC4钛合金平板高速撞击损伤及弹道极限特性

为研究高速撞击下TC4钛合金平板的损伤行为和弹道极限特性,首先利用空气炮和LS-DYNA软件对直径25.4 mm钢弹高速正撞击3 mm厚TC4钛合金平板的过程进行了实验和仿真分析研究,得到TC4钛合金平板的损伤结果和弹道极限速度;并基于实验结果验证了有限元模型的准确性。然后利用有限元方法进一步分析了平板厚度、撞击角度和弹头形状对TC4钛合金平板撞击损伤及弹道极限特性的影响。研究结果表明:平板厚度越大,弹丸撞击角度越小,平板的弹道极限速度越大;而弹丸直径相同时,弹头形状对薄板的弹道极限速度有一定影响;此外,平板厚度、撞击角度及弹头形状对平板的撞击损伤形式有较大影响。     

淹没状态下超高压磨料水射流切割实验研究

利用水射流切割实验系统,在80-240MPa压力范围内对完全淹没状态下磨料水射流切割岩石的性能进行了实验研究．通过实验及数据分析得出了磨料粒径、质量流量、射流压力、靶距及切割横移速度等参数对射流切割性能的影响规律．结果表明,在实验给出的工况条件下,磨料流量存在最佳值,在一定范围内切割深度随磨料流量的增加而增加,当磨料流量达到一定值后,切割深度随流量的增加反而下降;切割深度与射流压力基本呈线性增长关系;随着靶距的增大,切割深度逐渐减小;切割深度随切割速度的增加呈指数衰减趋势．     

考虑形状分布特性的聚能射流侵彻作用规律研究

聚能射流对带壳装药的冲击引爆能力与其侵彻有限厚靶板的剩余头部参量及剩余动能密切相关.为研究考虑形状分布特性的聚能射流侵彻作用规律，建立了聚能射流侵彻靶板及靶后参量计算模型.开展了50 mm聚能射流成型X光试验及静破甲试验研究，验证了计算模型的可靠性.在此基础上，计算分析了射流形状、靶板厚度、炸高等因素对聚能射流侵彻有限厚靶板剩余射流头部参量及剩余动能的影响规律.结果表明：随着靶板厚度的增大，剩余头部参量减小.随着炸高的增大，一次函数形状射流剩余头部参量持续降低，常函数、二次函数形状的射流剩余头部参量先增大后减小.在不同的靶板厚度及炸高条件下常函数形状射流的剩余头部参量均为最大；在侵彻有限厚靶板剩余射流动能方面，其剩余射流动能随着靶板厚度的增大而减小.随着炸高的增大，常函数形状射流剩余动能持续降低，一次、二次函数形状的射流剩余动能先减小后增大.当炸高小于4～5倍装药口径时，二次函数形状射流剩余能量最高，当炸高大于4～5倍装药口径时，常函数形状聚能射流剩余能量最高.     

钛合金TA7在醇溶液中的应力腐蚀敏感性

采用慢应变速率实验研究了钛合金TA7在醇类溶液等介质中的应力腐蚀敏感性，结果表明：钛合金TA7在醇类溶液中有明显的应力腐蚀敏感性；在含有Cl^-离子的醇类溶液中有强烈的应力腐蚀敏感性；钛合金的应力腐蚀开裂通常源自点蚀孔底部。     

爆炸冲击作用下钢筋混凝土板的动态响应研究

为研究爆炸载荷下钢筋混凝土板的动态响应,基于量纲分析得到了球形装药质量、爆心距和钢筋混凝土靶板挠度之间的无量纲关系.利用有限元软件AUTODYN建立空气-炸药-钢筋混凝土板的三维数值模型,考虑炸药、空气和靶板之间的流固耦合相互作用,模拟结果和实验结果基本吻合.改变固支条件为四边固支,控制单一变量,分别得到装药质量和爆心距对靶板挠度的影响规律.结果表明,保持爆心距一定,当比例距离大于0.6 m/kg^1/3的情况下,即不考虑近场爆炸和接触爆炸,钢筋混凝土板中心挠度随装药质量增加近似呈线性递增趋势;而当改变爆心距时,挠度随爆心距的增加近似呈指数递减趋势.     

Al-Mn合金镀层的制备与性能

利用AlCl3＋LiAlH4＋MnCl2有机溶剂体系在低碳钢基体上进行了电镀Al-Mn合金的实验，并对不同电镀工艺下Al-Mn合金镀层的表面形貌、成分、结构、厚度、结合力和耐蚀性等进行了研究．实验结果表明，沉积出的Al-Mn合金镀层表面光滑并呈网状分布；镀层中的Mn含量（原子分数）在3％～8％间变化，其中Mn以Al-Mn过饱和固溶体形式存在，且按（200）面的结构进行生长．随电镀时间和电流密度的增加，Al-Mn合金镀层的厚度呈线性增大，但膜层与基体的结合力逐渐降低．Al-Mn合金镀层的耐蚀性随沉积电流密度的增加而减小，随电镀时间的延长呈先增大后减小的规律．Al-Mn合金镀层的沉积速率、结合力和耐蚀性均高于相同沉积条件下的纯铝镀层。Al-Mn合金镀层在AlCl3＋LiAlH4＋MnCl2有机溶剂体系中的最佳沉积工艺为电流密度0．15～0．50A／dm^2、电镀时间30～45min．     

加弧辉光离子无氢渗碳在钛合金表面上的应用研究

本文提出一种钛合金表面无氢渗碳的新方法，在加弧辉光离子渗镀技术中利用高纯石墨制成冷阴极电弧石墨靶，对工业用Ti-6AI-4V钛合金进行离子无氢渗碳，基材表面形成25～30／Lm厚的无氢且无结合强度问题的含有游离碳和TiC的扩散层．从减摩和抗磨两方面改善了TC4合金的摩擦学性能，又避免了钛合金的氢脆问题．其摩擦系数降为0．08，减小了7倍多；表面显微硬度达到936HV0．1；和原始TC4相比较比磨损率减小了8倍．合金摩擦性能显著提高．其中，渗碳层成分与结构采用XRD进行检测．     

颗粒尺寸对通道内颗粒静止角的影响

通过实验研究颗粒在通道中的崩塌现象，考察固定通道宽度条件下，颗粒直径大小对通道内所堆积颗粒的静止角θr的影响．研究发现静止角θr随颗粒直径d的倒数λ=1／d的增大呈指数衰减趋势．本实验对5种不同直径的颗粒其抬高斜面倾角θ的过程中静止角θr的涨落进行研究，发现静止角θr的涨落随颗粒直径的增大而增大．     

淹没状态下超高压磨料水射流切割实验研究

利用水射流切割实验系统,在80～240 MPa压力范围内对完全淹没状态下磨料水射流切割岩石的性能进行了实验研究.通过实验及数据分析,得出了磨料粒径和质量流量、射流压力、靶距、切割横移速度等参数对射流切割性能的影响规律.结果表明,在实验给出的工况条件下,磨料流量存在最佳值,在一定范围内切割深度随磨料流量增加而增加,当磨料流量达到一定值后,切割深度随流量增加反而下降;切割深度与射流压力基本呈线性增长关系;随着靶距的增大,切割深度逐渐减小;切割深度随切割速度的增加呈指数衰减趋势.     

钛合金材料在醇类溶液中的电化学行为

采用动电位极化测量技术测定了4种航空用钛合金材料（TC4，TCll，TA7和TAl2)在6种醇类溶液介质中的极化曲线和它们的电化学参数．重点考察了醇类溶液中H2O或C1^-离子的影响．结果表明：醇类溶液中含一定量的H2O可适当改善材料的耐点蚀性能；而醇类溶液中的C1^-离子将严重损害材料的耐点蚀性能，明显使钛合金材料从自钝化状态转变为活化状态．     

钨球正撞击下低碳钢板的极限贯穿厚度研究

研究低碳钢板在钨球正撞击下的极限贯穿厚度.采用6射弹弹道极限试验数据处理方法通过试验获得Φ6.0 mm（93 W）、Φ7.0 mm（93 W）、Φ6.0 mm（95 W）和Φ7.5 mm（95 W）共4种钨球对6种不同厚度Q235A钢板正撞击下的弹道极限速度和极限贯穿厚度范围.采用Autodyn软件进行了同试验条件下的数值仿真,仿真模型被验证后,通过仿真获得了极限贯穿厚度范围,同时分析了钨球正撞击侵彻过程中的能量转换规律.基于能量守恒,建立了钨球对低碳钢板正撞击下极限贯穿厚度的计算模型.采用所建立的计算模型计算得到:Φ6.0 mm（93 W）、Φ7.0 mm（93 W）、Φ6.0 mm（95 W）和Φ7.5 mm（95 W）4种钨球正撞击下Q235A钢板的极限贯穿厚度分别为16.95,19.17,17.30,21.50 mm,计算结果与试验和数值仿真所获得范围误差不大于10%.研究结果为杀爆战斗部毁伤元的设计提供了基础数据以及方法支撑.      

钨球高速侵彻低碳钢板成坑直径的计算模型

为研究钨球对低碳钢板高速侵彻成坑直径的分析方法.采用12.7mm弹道枪和57.5mm/14.5mm二级轻气炮加载方式,进行了Φ6mm和Φ7mm钨球以600~2400m/s撞击速度侵彻不同厚度Q235A钢板实验,根据实验现象分析了弹-靶作用过程,对不同侵彻速度下钢板上侵彻孔边缘进行了扫描电镜(SEM)观察.研究结果表明,撞击速度在1000m/s时,靶体破坏以动态断裂为主,当撞击速度达到1500m/s以上时靶体破坏以塑性流动为主;据此,同时考虑钨球塑性变形、靶体动态屈服和塑性流动,建立了钨球高速侵彻低碳钢板成坑直径的计算模型,模型计算结果与实验偏差在12%以内.      

钨合金破片对钢板和铝板的高速穿甲实验及数值模拟

研究钨合金破片对有限厚钢板和铝板的穿甲效应. 采用12.7 mm滑膛弹道枪,57.5 mm/14.5 mm二级轻气炮以及通靶速度测试装置组成实验系统进行3g（直径7 mm）球形钨合金破片对9.64,11.78,14.81,15.89和17.9 mm厚Q235A钢板和10.16,20.38 mm厚2A12铝板的穿甲实验,通过实验获得球形钨合金破片对不同厚度金属板的弹道极限以及对Q235A钢板的极限贯穿厚度;采用扫描电镜（SEM）对实验后回收破片进行了微观结构特征观察,分析了不同弹靶作用条件下钨合金破片的失效机理. 进行了与实验相同弹靶结构的数值模拟研究,通过数值模拟研究了破片对金属板侵彻过程中的阻力变化特征. 结果表明,钢板较高的密度是存在极限贯穿厚度的主要原因.     

转子叶片的外物损伤及疲劳寿命试验研究

为了研究外物损伤(FOD)对叶片疲劳寿命的影响,用能量等效落锤冲击钛合金TC4(Ti-12Al-4A)板试件侧边,模拟转子叶片进气边受到小硬物颗粒冲击时引起的外物损伤,观测冲击后产生的缺口变形特点及缺口尺寸与冲击能量的关系,试验结果表明:冲击产生的缺口深度,随冲击能量的增大而增加,成非线性关系。在不同循环应力下,对外物损伤试件进行了脉动循环应力疲劳试验,试验结果指出,进气边的FOD显著降低叶片的疲劳寿命,损伤试件寿命与无损情况寿命的比值随循环应力的提高而增大;存在与FOD对应的循环应力极限,当工作应力较低时可以不考虑冲击损伤的影响。     

钨合金球形破片侵彻DFRP靶板的试验研究

为研究钨合金球形破片对DFRP靶板的侵彻规律,利用弹道枪动加载设备,研究了两种质量的钨合金球形破片对不同厚度DFRP靶板的侵彻. 根据弹道试验结果,获得了弹道极限速度和靶板面密度的关系,并利用量纲分析法得到了弹道极限速度的经验关系式,其预测值与试验结果吻合较好;分析了DFRP靶板在钨合金球体高速撞击下的主要破坏模式及细观吸能机制,并且获得靶板面密度和钨合金球形破片的初始撞击速度对弹道吸能的影响规律.      

装填条件的变化对金属风暴武器系统内弹道性能的影响

该文针对金属风暴武器的特点，以发射某枪弹为例，详细讨论了装药量、火药厚度、弹头质量、药室容积等装填条件的变化对金属风暴武器系统内弹道性能的影响规律。其规律为：随着装药量的增大，火药厚度的减小，药室容积的减小将使最大膛压和子弹出枪口速度均相应地增加；弹头质量的增加将使最大膛压增加，子弹出枪口速度减小。这些规律为研究金属风暴武器系统的内弹道机制及控制机制打下了基础。     

基于ABAQUS的板材精冲工艺研究

构建厚度为1.5 mm的板材精密冲裁有限元模型,分析板材精冲的变形过程.通过大量有限元模拟,重点分析压边力和反压力对精冲断面质量的影响规律,并将模拟结果和试验结果进行对比分析.结果表明：当压边力不变时,随着反压力的增大,精冲断裂带长度不断减小,而断面平整度逐渐变差;当反压力不变时,断裂带长度不随压边力的增大发生较大改变,但断面平整度提高;当压边力和反压力相互配合时,冲孔断裂带最小,断面平整度最好;模拟结果与试验结果非常接近,说明压边力对精冲断面质量影响规律的模拟结果准确.     

含甲烷水合物沉积层渗透率特性实验与理论研究

含水合物沉积层的饱和度与渗透率关系研究,是深水油气及海洋水合物资源勘探开发的基础性工作.利用两种平均粒径分别为0.110和0.210mm的玻璃砂模拟沉积层环境,通过体积测量法确定其孔隙度分别为0.364和0.368.测量甲烷水合物在沉积层中渗透率随饱和度的变化,并将得到的结果与平行毛细管模型、Kozeny颗粒模型以及Masuda模型进行了比较.结果表明：模拟的沉积层可以近似认为是等径球体颗粒堆积物,其渗透率与孔隙度基本符合修正的Kozeny-Carman公式关系;沉积层中甲烷水合物的存在使其渗透率急剧下降;与多个模型比较后发现水合物占据孔隙中心的平行毛细管模型与实验结果吻合得较好,说明实验中甲烷水合物主要是在沉积层的孔隙中生成而不是对玻璃砂颗粒形成包络;甲烷水合物饱和度低于25%的沉积层渗透率与饱和度的关系成指数递减关系.     

超高射频火炮射击实验及内弹道过程仿真

该文进行了超高射频火炮膛内串联排列的3发弹丸的射击实验，建立了膛内过程的经典内弹道模型，并进行了数值模拟。计算结果和实验结果很接近，表明该模型用于模拟超高射频火炮高频连发的膛内过程是可行的。利用该模型分析了射击频率对最大膛压和初速的影响，计算结果表明：超高射频火炮的射击频率应该有一上限，就是在上一发弹出炮口并且膛内压力下降到一定压力时再击发下一发弹，才能避免各弹丸之间的相互影响，使初速散布减小。