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摘要:
为研究不同涂覆方式下聚脲涂覆钢复合结构的抗爆性能及聚脲涂层的吸能机理。针对等面密度、等钢板厚度的无涂覆、迎爆面涂覆和背爆面涂覆3种结构,分别开展抗40和60 g TNT爆炸加载试验。通过对比复合结构破坏模式,分析聚脲涂层对复合结构抗爆性能的影响以及聚脲涂层防护机理。研究表明:等面密度条件下,迎爆面涂覆聚脲涂层不能提高复合结构的抗爆性能;等钢板厚度条件下,聚脲涂层可以提高复合结构的抗爆性能,且背爆面涂覆效果最佳;聚脲涂覆钢板复合结构的抗爆性能与聚脲涂层的本构弥散、界面弥散以及热软化效应等相关。
摘要:
为研究中空夹层超高性能钢管混凝土(Ultra-high performance concrete-filled double skin steel tubes, UHPCFDST)柱在近爆载荷作用下的抗爆性能,建立了TNT炸药-UHPCFDST柱-空气三维有限元模型,采用ALE多物质流固耦合算法分析了UHPCFDST柱在近爆作用下的损伤机理、能量吸收特性和影响参数,计算结果表明:UHPCFDST柱在近爆作用下的典型破坏模式为钢管的塑性变形和混凝土芯柱的凹陷破坏,且混凝土芯柱的损伤过程可以分为3个阶段;与填充普通混凝土柱相比,UHPCFDST柱具有优异的抗爆性能;在一定范围内,减小截面空心率可以有效提升UHPCFDST柱的抗爆性能;增加内外钢管厚度均可提升UHPCFDST柱的抗爆性能,但增加外层钢管厚度时提升效果更显著;有无轴压对UHPCFDST柱的变形有较大影响,在一定范围内增加轴压比有利于抵抗整体变形,但同时局部变形增大,当轴压比较大时,UHPCFDST柱在近爆载荷和轴向载荷作用下失去承载能力。
摘要:
为更好地拟合断裂准则(JC、BW、MMC)参数,借助数值模拟手段,对Q345B和921A钢的压缩、扭转、拉伸试件的断裂过程进行了模拟,以应力三轴度、Lode参数作为衡量应力状态变化的重要指标,分析了两种金属材料断裂过程中试件典型位置的变化过程及断裂时刻试件的径向分布趋势,对比分析了Q345B和921A钢的不同类型试件在不同应力三轴度、不同Lode参数表征下的结果。计算结果表明:(1)除扭转试件外,压缩、拉伸试件在断裂过程中的应力状态不断发生变化,试件断裂时刻端口剖面的应力状态分布也不一致;(2)试件断裂过程是一个应力状态不断变化的过程,采用平均应力三轴度、平均Lode参数进行描述更加妥当;(3)对于同一尺寸的拉伸试件,不同金属材料断裂过程中的平均应力三轴度不尽相同。研究成果可为后续断裂准则(JC、BW、MMC)参数的拟合及材料断裂力学性能试验的开展提供指导。
摘要:
为了揭示冲击荷载对无烟煤微观孔隙结构的影响规律,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击实验系统模拟了冲击应力在不同衰减过程中的冲击波和应力波,基于冲击前后压汞实验及低温液氮实验测试数据,运用分形理论,研究了赵固二矿不同方向煤体(与层理方向分别呈垂直、平行、45°斜交)冲击前后孔隙结构的分形特征。结果表明:对于渗流孔,冲击荷载提高了瓦斯的渗流与运移速度,对于吸附孔,冲击荷载减小了吸附孔的吸附能力,促进了瓦斯的解吸;分形维数具有明显的冲击方向性,且吸附孔的分形维数明显小于渗流孔;不同方向无烟煤的最佳冲击荷载不同,垂直和斜交层理方向的最佳冲击荷载为51.80 MPa,平行层理方向的最佳冲击荷载为28.46 MPa。研究结果可为冲击荷载促进瓦斯抽采机理的探讨提供参考。
摘要:
针对超高压装置大型化受限于大质量硬质合金加工困难等问题,设计了一种新型的钢丝缠绕剖分式两面顶超高压模具。该模具主要由内部的剖分式压缸和外部的预应力钢丝组成。对采用等张力钢丝缠绕模具进行了力学模型分析,并通过有限元软件对剖分式压缸和钢丝缠绕层进行研究。结果表明:加载后压缸腔体的最大等效应力出现在压缸腔体内壁;压缸腔体尺寸稳定性与钢丝缠绕层数及钢丝直径成正比;在缠绕层内部,钢丝轴向应力与钢丝直径成反比,与缠绕层数成正比。
摘要:
面向炮口制退器综合性能设计需求,基于增材制造技术优势,提出了一种叠加冲击式内壁与反作用式外孔特征的新型小口径轻金属炮口制退器方案。基于三维无黏Euler方程,建立了后效期火药气体排空过程的有限元仿真模型,通过膛口流场仿真与流固耦合分析,研究了膛口流场发展、膛口冲击波与超压分布特征、制退器效率与其强度性能。结果表明:相比于传统结构,采用同种轻质钛合金材料的新型制退器具有较高的制退效率,对于机载平台具有较优的膛口超压分布特征和低冲击波危害效应,并且结构强度满足使用要求。
摘要:
介绍了一种使用钢环和碳纤维复合材料环共同预紧方式的两面顶超高压模具,该结构在全钢环两面顶模具的基础上,使用一层碳纤维复合材料环代替最外层钢环,得到了一种具有碳纤维复合材料环的超高压模具。这种设计避免了大直径钢环难以制造加工的问题,形成一种以钢环与复合材料环共同对压缸预紧的新型预紧方式。数值分析表明:该模具结构设计具有可行性,可以在一定程度上减小压缸的周向应力、最大剪切应力和等效应力。此外,对碳纤维复合材料环进行了失效判别。
摘要:
金属薄壁结构由于其优异的轻质性和耐撞性,一直被广泛地应用在汽车、飞机和火车等交通工具的碰撞动能耗散系统中。以一种类向日葵薄壁夹芯吸能结构为研究对象,研究了在瓣尖压和瓣间压两种径向冲击载荷下,类向日葵薄壁夹芯结构的变形模式、能量吸收能力、比吸能和平均压缩力。结果表明,类向日葵薄壁夹芯结构的壁厚、花瓣数、加载速度以及加载方向都会对结构的耐撞性产生一定的影响。在质量恒定条件下,随着外壳厚度的增加,瓣尖压冲击方式下薄壁结构的吸能效率降低,瓣间压比瓣尖压的比吸能最高多出了44.6%。随着花瓣数的变化,金属薄壁结构的吸能效率存在一个最优值。
摘要:
中国绵阳研究堆(CMRR)建有一台专门的高压中子衍射谱仪(凤凰),用于高压科学研究。对聚焦单色器和导管升级后,凤凰谱仪的束流通量大幅度提高。基于凤凰谱仪,建立并发展了一系列高压中子技术,包括:气体压腔、活塞圆筒型压腔、紧固型压腔、标准巴黎-爱丁堡压机(VX4型)、带加热和水冷系统的两面顶压机(HP3-1500)、及压机的调节与定位系统。通过对高温高压样品腔体组装的优化设计,原位中子衍射的温度和压力最高达到34 GPa和1500 ℃。建立的高压中子衍射技术已成功应用于高压溶解度测量、含能材料结构表征、高压聚合反应等方面的研究。
摘要:
多孔材料具有轻质、缓冲减震、吸能等特点,在加载路径调控、爆炸或冲击防护领域具有广泛的应用前景。采用格点-弹簧模型(离散元方法),模拟多种孔洞排布方式的PMMA多孔材料在冲击加载过程中的早期孔洞塌缩破坏、应力分布与粒子速度等冲击响应行为。结果表明:在冲击加载过程中,裂纹萌发于孔洞侧向(垂直于冲击波方向)附近区域,孔洞破坏形式以剪切断裂为主;在不同的孔洞排列模型中,孔洞与孔洞之间均存在剪切裂纹相互贯通现象,促进孔洞体积压缩致密化,且孔洞排列方式不影响冲击波传播速度;四角点阵模型有效减缓孔洞附近区域的应力集中;四角点阵、三角点阵、锥形递减排列、锥形递增排列模型都显著影响PMMA多孔材料的冲击波阵面平整性;孔洞的随机排列模型对降低粒子速度最有效,四角点阵排列模型对降低波阵面后压力贡献最大。
摘要:
基于磁驱动加载装置CQ-4,完成了冲击-斜波复杂加载实验设计,开展了RDX单晶(210)、(100)两个晶向在不同加载压力下的冲击-斜波压缩实验,获得了RDX单晶样品与LiF窗口界面的速度历史曲线和纵波声速。实验结果显示:速度波剖面可分为冲击压缩、斜波压缩和卸载3部分;当冲击压力较高时,冲击压缩段中不再出现弹塑性转变以及4 GPa附近相变的速度特征波形;当冲击压力较低时,在冲击压缩段观测到了弹-黏塑性波形。
摘要:
利用DHR-9401型落锤冲击试验机,结合最小碎裂能方法,研究了中空钢化夹层玻璃的厚度、结构配置对其抗冲击性能的影响,并从冲击力载荷峰值、能量吸收率、应变等方面对影响效应进行评估。实验结果表明:玻璃作为日常生活中的承载结构,其厚度和结构配置对性能有很大影响,在控制试样总厚度相同或不同的前提下,随着冲击层厚度的增加,中空钢化夹层玻璃的抗冲击性能明显提高;在试样总厚度不同的前提下,随着内层玻璃厚度的增加,中空钢化夹层玻璃的承载能力显著提高。
摘要:
基于二维各向异性多孔材料的Voronoi模型,对其单轴、多轴蠕变行为开展系统的研究。大量的数值模拟结果显示,二维各向异性多孔材料的力学性能对表征各向异性程度的几何拉伸系数R有明显的依赖性,其中参数r1ν12随着R的增大而逐渐增大,参数r2的变化规律则相反。对于二维各向异性多孔材料而言,随着R的增大,沿拉伸方向上的单轴稳态蠕变率增大,而另一方向上的性能却逐渐降低。基于特征应力-特征应变关系,建立了一个能够描述二维各向异性多孔材料多轴蠕变行为的理论模型。将不同各向异性程度及不同加载条件下材料的稳态蠕变率的数值模拟结果与该模型的预测结果进行对比,发现两者吻合较好,证明了该理论模型的有效性。
摘要:
为提升弹体侵彻钢靶的弹道稳定性,设计了一种分体式侵彻体,运用LS-DYNA数值模拟得到了分体式侵彻体以不同着速、15°着角斜侵彻14 mm厚单层圆钢靶的弹道变化规律,讨论了前导体头部厚度和前导体安装间隙对弹体俯仰角和弹道偏移的影响机制。结果表明:分体式侵彻体可有效提升侵彻弹道稳定性;着速为500~700 m/s时,前导体头部厚度越大,弹体俯仰角度和弹道偏移越小,着速为800 m/s时,前导体头部厚度适中的弹体俯仰角和弹道偏移最小;前导体安装间隙能在特定工况下减少8%~12%的弹道偏转。这是由于低速侵彻时前导体未完全破坏,应力波的衰减程度随头部厚度的增加而增加;高速侵彻时前导体逐渐破损至完全破坏,可以最大程度地吸收撞击能量,提升弹道稳定性的效果最佳。增加前导体安装间隙可提升低速侵彻或头部厚度较大的前导体的破损程度。
摘要:
贝壳珍珠层复合结构是一种有效的抗压结构系统,微观上具有Voronoi随机结构,具有良好的力学特性。为了研究仿贝壳珍珠层Voronoi结构在冲击载荷下的动态力学响应,建立了一种铝/乙烯基复合材料的三维Voronoi模型。首先,应用随机Voronoi技术建立仿贝壳珍珠层Voronoi随机模型,然后在随机多边形铝片之间引入黏结层,模拟黏结和分层过程,从最大变形、损伤分布和耗散能量等方面探讨Voronoi片板模型在弹丸冲击荷载作用下的力学性能,并与规则片板模型进行对比分析。结果显示:Voronoi结构更有利于冲击能量的扩散与吸收,减小应力集中,更好地发挥能量共享机制;而规则模型的冲击损伤主要集中在弹丸冲击点附近区域。最后讨论了黏结层厚度和分块尺寸对Voronoi模型力学性能的影响,结果表明:分块尺寸对Voronoi模型抗冲击性能的影响很小;黏结层对损伤耗散能和塑性能的影响很明显,黏结层越薄,模型的抗冲击性能越好。
2020-04期封面
2020, 34(4): 0-0.  
摘要:
2020-04期目录
2020, 34(4): 1-2.  
摘要:
拉曼光谱在高压地球科学中的应用
摘要:
为了研究Al3+-Fe3+离子替代对固溶体结构的影响,进行了钙铝榴石-钙铁榴石固溶体的拉曼光谱研究。结果表明:钙铝榴石、钙铁榴石端元分别观测到20和19个拉曼峰,多数峰位随成分呈连续、线性变化,光谱中未发现双模式振动;中频峰峰位变化较大,可能与结构联动或耦合振动有关;由于结构对称性降低,振动光谱中发现了额外峰;拉曼峰宽化现象与有序度降低及结构的畸变有关。通过单参数的Margules方程拟合半峰宽,预测了固溶体的混合焓特征。
摘要:
铼片是金刚石对顶砧超高压装置实验中常用的封垫材料,深部水是地球深部物质循环与能量交换的纽带,Re-H2O体系高温高压化学反应研究具有重要的科学和技术意义。比较高温高压与常温常压条件的显微观察和拉曼测试结果表明:Re-H2O体系在高压、高温环境(如40.5 GPa,(1 800 ± 200) K)发生氧化还原反应(\begin{document}${2{{\rm{H}}_2}{\rm{O}} + {\rm{Re}}\;\;\;\begin{matrix}{40.5\;{\rm{GPa}}} \\\hline \hline{1\;800\;{\rm{K}}}\\\end{matrix}\;\;\;{\rm{Re}}{{\rm{O}}_2} + 4{\rm{H}}}$\end{document})生成4价态的铼氧化物(β-ReO2)和零价态的氢(H)。氧化产物β-ReO2的14个特征拉曼峰随着压力卸载向低波数方向连续不等性移动,未观察到还原产物氢原子在高压下与水分子、金属铼及其反应产物β-ReO2和H发生明显相互作用,直到压力卸载至常压时,氢原子发生聚合生成氢分子。Re-H2O体系高温高压化学反应揭示了地球深部的温度、压力以及还原性物质环境中水(羟基)裂解为氢原子,该发现为地幔和核幔边界的深部水裂解反应提供了新的实验证据,为探讨地球深部水的可能地球化学行为提供了重要依据。
摘要:
5d过渡金属化合物内部的电子相互作用(U)、自旋-轨道耦合(SOC)、晶体场效应呈现既耦合又竞争的复杂关系。这些耦合竞争关系可以在温度、磁场或压力调控下诱发许多新奇的电磁性质,成为当前凝聚态物理的研究热点之一。通过对目前研究最多的化合物Sr2IrO4单晶进行常温高压下的拉曼光谱分析发现,加压至19.6~22.2 GPa时,拉曼光谱在波数为199 cm–1处出现新峰,清楚表明结构发生了相变,而该相变在此前一直无法确认。进一步的研究表明:这种结构相变的发生独立于低温下的磁性相变,可以通过自旋-轨道耦合对高压下Sr2IrO4的磁有序消失起到决定性作用。实验结果揭示了利用莫特绝缘体晶格变化来调控其电磁特性的新途径,也为未来设计新型功能材料提供了新思路。
摘要:
利用金刚石压腔在高温高压条件下合成了黄铁矿结构CuS2,结合显微拉曼光谱和同步辐射X射线衍射实验,发现黄铁矿结构CuS2在低于30 GPa的压力范围内保持稳定,无结构相变发生。高压拉曼光谱研究结果显示,CuS2的所有拉曼模频率随压力升高呈连续单调线性增加。对X射线衍射实验获得的CuS2体积随压力变化关系进行Birch-Murnaghan状态方程拟合,得到零压晶胞体积V0 = 193.8(5)Å3,体积模量K0 = 99(2)GPa,K0'=4(固定)。运用第一性原理理论计算,得到CuS2的拉曼模频率和晶胞体积随压力变化关系均与实验观测结果保持一致。与其他黄铁矿结构过渡金属二硫化物MS2(M = Mn,Fe,Co,Ni)对比,发现MS6配位八面体大小(M—S键长)主导晶胞的体积大小和晶体的压缩性,并推测CuS2中Cu离子可能以+2价形式存在。研究结果弥补了黄铁矿结构CuS2高压拉曼光谱和X射线衍射研究的缺失,证实其在高温高压下的结构稳定性,对全面认识CuS2的物理化学性质及黄铁矿结构物质的统一规律具有重要价值,对于探索Cu在地球深部的价态和赋存形式也具有指示意义。
高压物性与结构
摘要:
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了HBT晶体在常压和高压下的晶格常数和弹性性质及各向异性,利用3种不同理论模型研究了高压下HBT晶体的各向异性性质。研究结果表明:高压下HBT晶体的弹性常数和弹性模量显著增加,晶体表现出高压韧性;同时,高压下HBT晶体具有较大的弹性模量和力学各向异性,随着压强的增大,HBT晶体的各向异性程度减弱。此外,热力学性质计算结果表明,HBT晶体具有较高的德拜温度,并且德拜温度随着压强的增大而升高。
高压下物质的动态响应
摘要:
使用霍普金森压杆(SHPB)装置对天然状态和饱水状态下的细砂岩进行单轴动态压缩试验和动态劈裂试验,研究水和加载速率对细砂岩动态抗拉、抗压强度的影响及其差异性,并且结合数字图像相关(DIC)技术,分析细砂岩动态抗拉、抗压时的破坏机制。试验结果表明:两种状态下的细砂岩动态抗拉、抗压强度有明显的率效应,随着加载速率的增大而增大,且相同加载速率下,细砂岩在饱水状态下比天然状态下的动态抗压强度小,而抗拉强度比天然状态下的大;水的存在对细砂岩动态抗压强度和抗拉强度的应变率效应影响不大,但水能提高细砂岩动态抗压和抗拉强度增强因子,并且对细砂岩动态抗拉强度增强因子的提高更显著;在动态受压过程中饱水状态岩样表面的应变集中处较天然状态下明显更少,应变梯度更显著,在动态受拉过程中拉剪效果被削弱。
摘要:
为了分析航空用TC4钛合金板材在鸟撞冲击下的动态响应,通过3D-DIC动态变形场测试技术,研究了鸟撞冲击过程中TC4钛合金平板变形场,并基于显式有限元分析软件ABAQUS,建立了鸟撞数值计算模型。将考虑拉压不对称性的修正von Mises屈服准则引入TC4钛合金材料的Johnson-Cook动态本构模型和动态损伤模型中,采用光滑粒子流体动力学方法(SPH)建立了鸟体模型。数值计算和鸟撞实验的对比结果表明,计算应变与实验结果吻合很好,验证了TC4钛合金鸟撞冲击数值分析模型的合理性和可靠性。
摘要:
钢化夹层玻璃的透光性好、安全性能高,广泛应用于汽车、高层建筑等领域。为了研究不同玻璃厚度分布钢化夹层玻璃的抗冲击性能,进行了9种PVB钢化夹层玻璃的落锤冲击实验,分析未破裂状态和破裂状态下钢化夹层玻璃的冲击力、应变和位移随时间的变化规律。同时,利用高速摄像机记录裂纹的产生和扩展情况,分析破裂状态下夹层玻璃的裂纹分布形态。结果表明:钢化夹层玻璃的抗冲击性能与玻璃层数、厚度分布密切相关。双层钢化夹层玻璃中,外层玻璃越厚,内层玻璃越薄,抗冲击性能越好;三层钢化夹层玻璃中,外层玻璃越薄,内层玻璃越厚,抗冲击性能越好。
摘要:
在深水中工作的中空结构物承受巨大的静水压,突然被压溃时会发生内爆,产生冲击波,对周围结构造成损伤。针对内爆冲击波受静水压力、真空体积影响机理不清的问题,开展了光电倍增管水下内爆试验,验证了ABAQUS中CEL耦合计算方法满足光电倍增管内爆模拟精度的要求,并通过数值模拟分析了外界静水压、中空结构物的真空体积对内爆冲击波的影响规律。结果表明:随着静水压、真空体积的增加,冲击波压力峰值呈线性增加,且距离内爆中心越远,冲击波峰值增加越缓慢;冲击波脉宽随静水压力的增加基本保持不变,随真空半径的增加缓慢降低。
摘要:
A macroscopic constitutive model is presented herein for ceramic materials subjected to dynamic loadings by closely following a previous study on concrete. The equation of state is described by a polynomial equation and the strength model takes into account various effects such as pressure hardening, Lode angle, strain rate, shear damage and tensile softening. In particular, the strength surface of ceramic materials is characterized by a new function which levels out at very high pressures and strain rate effect is taken into account by dynamic increase factor (DIF) which excludes inertial effect. The present model is verified against some available experimental data for ceramic materials in terms of pressure-volumetric response, quasi-static strength surface and strain rate effect. The model is further verified against the data for triaxial test by single element simulation approach and the test data for depth of penetration in AD99.5/RHA struck by tungsten alloy penetrators. Furthermore, comparisons are also made between numerical results of the present model and the JH-2 model. It is demonstrated that the present model can be employed to describe the mechanical behavior of ceramic materials under different loading conditions with reasonable confidence and is advantageous over the existing model.
摘要:
脆性散体颗粒在受到冲击加载时,会对应力波传播产生显著的衰减作用。基于离散元颗粒流软件PFC3D建立了散体颗粒模型,通过不同加载速率下的数值模拟,研究应力波在散体颗粒中的传播规律和影响因素。结果表明:在冲击加载下,散体颗粒中传播的应力波峰值整体呈指数型衰减,随着传播距离的增大,应力波衰减程度逐渐减小,颗粒破碎程度也逐渐减小;应力波在散体颗粒中传播时会发生显著的波形弥散,并且应力波波长越短,传播过程中的衰减越大;应力波衰减的率相关性本质上是由散体颗粒的冲击破碎引起的,加载速度越大,颗粒破坏程度越大,应力波的衰减程度越大,而在颗粒不破碎的情况下,加载速度增大时,应力波的衰减程度变化不明显。
摘要:
在深部巷道掘进过程中,岩体受周期荷载和高地应力共同作用,一般的强度准则无法对岩石的应力-应变曲线进行描述和表征,而高地应力下岩石的循环加-卸载本构是预测深部巷道在周期荷载作用下长期稳定性的关键,因此关于高围压下岩石的本构研究具有一定的工程意义。岩石受外部荷载直至破坏的过程是旧裂纹扩展和新裂纹增长、扩展的过程,已有的研究表明,单位体积岩石裂纹数服从Weibull分布,Griffith准则认为岩石的破坏是由岩石的裂纹扩展所导致的,为此通过对Weibull建立的统计损伤本构扩展,基于裂纹数服从Weibull分布以及裂纹扩展服从Griffith准则,建立了高围压下岩石循环加-卸载统计损伤本构。通过本构的等式变换,对本构损伤阈值进行了研究,并进一步以砂岩的偶数次循环加-卸载试验数据对本构参数进行拟合,得到参数的演化规律,将本构理论值与砂岩奇数次循环加-卸载试验数据对比,验证了本构模型的正确性,为高围压下岩石的循环加-卸载本构研究提供了新的思路。
摘要:
基于一维非线性的刚性-塑性硬化模型,研究了在恒速冲击作用下负梯度泡沫的冲击波控制方程和传播特性。采用LS-DYNA有限元软件对三维随机Voronoi技术生成的梯度泡沫金属模型进行数值模拟,验证了理论预测,并定义了冲击波模型下梯度泡沫材料的局部密实化应变与第二临界速度。通过对冲击速度、密度梯度、相对密度参数的影响研究发现:冲击波模型的理论解与有限元模型的数值解吻合较好,基于R-PH模型的冲击波理论能较好地预测负梯度泡沫金属的力学性能;局部密实化应变在不同冲击速度下存在3个增长阶段;密度梯度绝对值和相对密度越大,局部密实化应变越小,第二临界速度越大。最后讨论了负梯度泡沫中局部密实化现象对支撑端应力的影响。
摘要:
混凝土是由粗骨料、水泥砂浆以及过渡区域组成的三相非均质复合材料。混凝土过渡区域(Interfacial transition zone, ITZ)是三相中最薄弱的环节,且难以观测,对混凝土的宏观力学性能有着重要影响。基于ABAQUS的Dynamic/Explicit模块,建立了能反映混凝土基质、骨料形状和 ITZ等真实细观结构的有限元模型,并应用该模型研究了过渡区域对混凝土损伤破坏的影响。研究结果表明:粗骨料的形状对混凝土损伤性能有一定影响,当骨料形状为凸多边形时,其抗损伤性能最弱;混凝土的抗损伤性能随着ITZ强度的降低而减弱,当ITZ的强度高于砂浆的60%时,抗损伤性能逐渐增强;随着ITZ厚度的增加,混凝土的抗损伤能力减弱。
摘要:
通过有限元数值模拟研究了3D打印浆砌层合结构复合材料的层间断裂韧性。首先建立了基于内聚力原理和位移控制加载法的I型和II型断裂韧性有限元模型,模拟复合材料层间张开和错开的过程,随后通过有限元数值模拟与模型试验对比分析,验证了有限元数值方法的可靠性,最后分析了复合材料初始裂纹长度、断裂韧性、起始界面刚度、界面强度、黏结层厚度以及净距等参数对3D打印浆砌层合结构复合材料层间力学性能的影响。研究结果表明:对I型模型,减小初始裂纹长度、增大断裂韧性和增大黏结层厚度均能提高层间承载能力,起始界面刚度和界面强度的改变对拉伸力峰值无明显变化;对II型模型,减小初始裂纹长度、增强界面强度、增大断裂韧性和减小黏结层厚度均能提高层间承载能力,起始界面刚度的改变对荷载-位移曲线无明显影响。
高压科学应用
摘要:
为研究水下爆炸对高桩码头的毁伤作用,建立高桩码头全耦合模型,从冲击波传播和气泡脉动两个阶段,通过LS-DYNA程序对水下爆炸作用下高桩码头的毁伤过程进行研究,探讨了水下爆炸作用下高桩码头动态响应和破坏机理,分析了炸药当量对高桩码头毁伤现象的影响,通过高桩码头剩余承载力评估了不同炸药当量的毁伤效应。结果表明:高桩码头毁伤积累主要在气泡第1次膨胀阶段快速发展,在气泡第1次脉动结束后毁伤基本形成;桩基随气泡脉动产生周期性往复变形,桩基顶部和中部为抗爆性能最薄弱部位,桩基浅水区的毁伤程度大于深水区,码头面板和横、纵梁毁伤较弱;随着炸药当量增加,炸药近场桩基发生弯剪破坏,码头横、纵梁连接处以及码头面板相继出现不同程度损伤。
摘要:
针对双模战斗部小型化设计及其应用问题,利用LS-DYNA仿真软件,研究了双模战斗部药型罩结构参数(药型罩锥角、药型罩壁厚)对双模毁伤元成型性能的影响规律,揭示了各结构参数对双模毁伤元成型性能的控制规律:随着药型罩锥角和壁厚的增大,双模毁伤元的头部速度下降明显。结合正交设计方法,确定了药型罩壁厚是决定两毁伤元头部速度差的主要因素,锥角是决定各毁伤元头部速度的主要因素。得到了双模毁伤元成型性能均较佳的药型罩结构参数组合:药型罩锥角为80°,药型罩上端壁厚为5.0 mm,药型罩下端壁厚为4.0 mm,药型罩倒角弧度半径为10.0 mm。为验证模拟结果,进行了X射线成像试验,数值模拟结果与试验结果吻合较好。研究结果可为双模战斗部的进一步优化设计提供参考依据。
摘要:
采用自制的燃爆实验装置对C2H4/N2O预混气体的爆轰性能与火焰淬熄特性进行了实验研究。结果表明:在大直径有机玻璃管中预混气体均经历了爆燃转爆轰过程,点火初期火焰速度及加速度在内径为5、10和15 mm的管道中依次减小;预混气体中加入CO2(2.4%,质量分数)后,火焰加速进程明显延缓,点火初期处于稳定燃烧阶段;预混气体的稳定爆速为2 207 m/s,爆压为3.92 MPa,与理论值一致;常压下预混火焰在小直径不锈钢管中的临界淬熄管径为0.5~0.7 mm,预混气体火焰传播速度越大,管径越大,淬熄越困难。依据淬熄管径、湍流火焰速度和淬熄管道长度的关系,可计算防回火管道的有效长度,从而为防回火装置设计提供参考。
动载下剪应力对硫化镉单晶相变影响的实验研究
唐志平, Gupta Y M
[摘要](7620) PDF(17242)
摘要:
动载下剪应力对相变起始压力有无影响,长期以来一直是一个未解决的问题。Duvall和Graham建议用硫化镉(CdS)晶体来作为判断材料。本文采用前后压电石英传感器方法系统地研究了高速平面撞击下的c轴CdS单晶试样中剪应力对相变起始压力的影响。实验测得其轴向相变起始应力为T=(3.250.1) GPa,对应的平均压力pT=(2.290.07) GPa,与静高压值2.3 GPa相比在实验误差范围内很吻合,这时相应的剪应力T=0.72 GPa,高达平均压力的31.5%。这一结果表明,相变机制可以假定为仅与临界平均应力或临界热力学状态有关,剪应力对相变起始压力的影响可以忽略。
在均匀外压力作用下柱壳的蠕变
Shesterikov S A, Lokochtchenko A M
[摘要](3155) PDF(6319)
摘要:
文中描述了对柱壳在蠕变到断裂条件下的形变实验研究,进行了三个系列的实验研究:第一个实验为,用X18H10T材料制造的长为380 mm的圆柱壳,在温度为850 ℃的情况下,加载到发生蠕变的状态下,测量发生断裂的时间和圆柱的椭圆度。第二个实验为,用Xastell-X合金,在800 ℃和900 ℃的情况下进行的,作者并对六个不同作者和模型的计算结果进行了比较。第三个实验为,用Xastell-X合金在700 ℃温度下,由西德Cooper进行的。作者应用三种理论模型和实验结果进行了比较,均在误差范围之内。
90 GPa(准)静水压力的产生及压力分布的测量
刘振先, 崔启良, 邹广田
[摘要](8322) PDF(1910)
摘要:
本文使用固态氩做传压介质,在自制的Mao-Bell型金刚石对顶砧装置中获得了90 GPa的准静水压。通过测量样品室内不同位置上红宝石荧光R1线的频移来确定压力分布。实验结果表明在80 GPa以下,样品室内不同位置上的压力与平均压力(p)的差p很小,最大的p/p不超过1.5%。在90 GPa时,红宝石的荧光R线与常压的很相似。这表明利用固态氩做传压介质可以获得接近100 GPa的准静水压。此外,对红宝石荧光光谱中位置在14 938 cm-1和14 431 cm-1两条谱线随压力的变化情况也作了讨论,并由此得出结论,14 938 cm-1这条线也可用来标定压力。
金属线性热膨胀系数的研究
郑伟涛, 丁涛, 钟凤兰, 张建民, 张瑞林
[摘要](9672) PDF(1660)
摘要:
从温度T时的压强表达式出发,结合普适状态方程(UEOS)、Debye模型和热力学关系式,给出了计算金属线性热膨胀系数的普遍公式。并对Al、Cu、Pb的这一物理量进行了具体计算。结果表明,理论与实验符合较好。
基于国产铰链式六面顶压机的大腔体静高压技术研究进展
王海阔, 贺端威, 许超, 管俊伟, 王文丹, 寇自力, 彭放
[摘要](7696) PDF(1526)
摘要:
大腔体压机技术因具有静水压性好、样品尺寸大、样品腔内压力与温度分布均匀,且可与同步辐射X射线、中子衍射、超声测量等技术结合对样品进行原位测量等优点,越来越受到高压领域科研工作者的青睐。国内大腔体压机技术多基于国产铰链式六面顶压机构架,国产六面顶压机常规一级压腔所能产生的压力极限较低,约为6 GPa,在一定程度上制约了国内高压科学及相关学科的发展。近几年,基于国产六面顶压机,设计了两种一级压腔增压系统,集成了6-8型二级压腔加压装置。目前,在提供厘米量级样品的前提下,设计的两种一级压腔所能达到的最高压力约为10 GPa;若采用硬质合金二级顶锤,设计的6-8型二级压腔所能达到的最高压力约为20 GPa。最近,自行设计并制备了可产生高于50 GPa压力的多晶金刚石二级顶锤,采用此种顶锤将基于国产六面顶压机构建的二级加压系统的压力标定至35 GPa,拓展了国内大腔体静高压技术的压力产生范围。
混凝土HJC、RHT本构模型的失效强度参数
张若棋, 丁育青, 汤文辉, 冉宪文
[摘要](10586) PDF(1403)
摘要:
通过对LS-DYNA、AUTODYN数值软件中混凝土HJC、RHT本构模型失效强度参数的分析计算,发现原始失效强度参数在较高静水压下将导致混凝土失效强度降低。提出了利用混凝土的特征强度确定HJC、RHT失效强度参数的方法,并通过计算得出了校验后的失效强度参数值。最后,使用校验前后的失效强度参数进行了混凝土侵彻实验的数值模拟。计算结果表明:使用校验后参数的数值模拟结果与实验结果更为吻合。由于HJC本构模型中没有引入偏应力张量第三不变量,所以结果不够满意。
药柱等静压实验和数值模拟计算
陈朗, 鲁建英, 张明, 韩超, 冯长根
[摘要](8057) PDF(1215)
摘要:
进行了炸药柱等静压实验,用热电偶测量了药柱压制成型过程中的内部温度,建立了药柱在等静压下的热力耦合模型。对炸药柱保压阶段进行了数值模拟计算,得到等静压条件下药柱内部压力和温度变化,分析了药柱形变,压力和温度分布。结果表明:在等静压下药柱各表面均有明显的向里凹陷的现象,在受力过程中炸药内部温度升高,并存在温差,内部压力分布不均匀。
Tuler-Butcher模型中考虑已有损伤影响的一种修正
蒋东, 李永池, 郭扬
[摘要](5053) PDF(1185)
摘要:
基于Tuler-Butcher模型提出了一种修正的损伤演化模型。在此基础上,将新的损伤演化方程编入一维Lagrange有限差分动力学程序,对45钢和铝锂合金两种延性金属材料的平板正碰撞层裂实验进行了数值模拟,计算结果与实验结果吻合得较好,验证了本模型的正确性。
球形破片长距离飞行时速度衰减规律研究
谭多望, 温殿英, 张忠斌, 于川, 谢盘海
[摘要](8006) PDF(1158)
摘要:
通过二级轻气炮发射方式、激光无阻测量方法测量了不同材料、不同直径的球形破片在不同初速条件下长距离(最大距离达120 m)飞行时的速度衰减规律。试验结果表明:在同一初速条件下,球形破片长距离飞行时的衰减系数为常数;破片飞行空气阻力系数与破片初速有关,在战斗部设计关心的范围内(1.2~2.2 km/s),阻力系数与初速成线性关系。
六面顶压机上常温高压超声测量的样品组装设计
王青松, 王志刚, 毕延
[摘要](4641) PDF(1143)
摘要:
简要介绍了高压超声测试技术中样品组装的设计原则。设计了一套新的样品组装,并测量了纯Al和纯Cu在常温下的等温状态方程。实验结果表明,新的组装能够实现较理想的准静水压加载,同时也能够测试出良好的超声信号。分析了六面顶压机上常温超声测量的主要误差来源。
超高速撞击中影响碎片云形状因素分析
唐蜜, 柏劲松, 李平, 张展冀
[摘要](7692) PDF(1139)
摘要:
应用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对铝球弹丸正撞击防护屏进行了数值模拟研究,将计算结果同相应的实验结果进行了比较,二者符合得很好。在此基础上分析了撞击速度、防护屏厚度、铝球直径、材料、弹丸形状、间隙量等因素对碎片云的影响规律。并以碎片云的长度和径向尺寸为指标,应用正交设计方法对撞击速度、防护屏厚度、铝球直径三因素对指标的影响主次关系进行了分析研究,防护屏厚度是碎片云长度的主要影响因素,而弹丸直径是碎片云径向的主要影响因素。
高速水射流与凝聚炸药相互作用的数值模拟
何远航, 李海军, 张庆明
[摘要](8002) PDF(1128)
摘要:
利用LS-DYNA3D软件并采用Lagrange算法,对500 m/s的高速水射流与凝聚炸药的相互作用过程进行了数值模拟;对不同时刻凝聚炸药中的压力分布以及不同径向、轴向处的压力历史进行了分析;确定了所选凝聚炸药的声速。数值模拟的结果与理论分析的结果之间具有很好的一致性。模拟结果表明,在高速水射流与凝聚炸药相互作用的过程中,凝聚炸药药柱截面上的压力随径向距离的增加而降低;药柱中的最大压力出现在水射流头部附近或水射流头部的前方。
片状h-CN化合物的高温高压化学合成与表征
杨大鹏, 李英爱, 杜勇慧, 苏作鹏, 吉晓瑞, 杨旭昕, 宫希亮, 张铁臣
[摘要](8292) PDF(1112)
摘要:
以高温烧结三聚氰胺制得的CNH化合物为C、N源,与分析纯单质硼粉以一定比例混合,在5.0~5.5 GPa、1 400~1 500 ℃高温高压条件下,经化学反应合成了六角硼碳氮(h-BCN)晶体。用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对产物进行了表征,结果表明,得到了含碳量较高的六方结构B0.18C0.66N0.16化合物,成分接近于BC4N,硼、碳、氮是以原子化合的形式存在;XRD分析确定该合成产物具有六角网状结构;SEM测量结果表明,B-C-N晶体具有片状六角形貌,尺寸在1 m左右。
高密度聚乙烯(HDPE)在静高压下的强度研究
杨光群, 王惠, 吴瑞琪
[摘要](5085) PDF(1098)
摘要:
高密度聚乙烯(HDPE)在1~2 GPa的静高压下发生熔体结晶。用压缩的方法对经过高压处理后的样品进行了杨氏模量的测量。测量结果表明:样品的杨氏模量随压力和结晶度的增加而增大,最大值达到1.46 GPa。伸直链晶体的形成是杨氏模量增加的重要因素。
复合式反应破片对柴油油箱的毁伤效应试验研究
谢长友, 蒋建伟, 帅俊峰, 门建兵, 王树有
[摘要](6068) PDF(1097)
摘要:
设计并制备了两种不同配方的新型复合式反应破片,并进行了该反应破片对装有柴油油箱的毁伤试验。复合式反应破片由壳体、裸反应破片、顶盖组成。裸反应破片采用铝粉和聚四氟乙烯、钛粉和聚四氟乙烯两种材料配方真空高温烧结制成。试验利用12.7 mm弹道枪发射复合式反应破片,并用高速摄影仪记录破片对油箱的毁伤过程。两种配方的复合式反应破片均能穿透6 mm厚油箱壁,并具有明显的引燃效果。试验结果表明,与惰性破片相比,复合式反应破片兼有侵彻能力和引燃纵火能力。
常温下JB-9014钝感炸药的DSD参数研究
谭多望, 方青, 张光升, 何智
[摘要](8183) PDF(1093)
摘要:
爆轰冲击波动力学(DSD)是目前研究爆轰波非理想传播的有效途径。利用爆轰冲击波动力学的广义几何光学模型,研究了大长径比药柱中爆轰波非理想传播现象,根据常温下Ф10~30 mm药柱的直径效应实验数据,通过非线性优化方法遗传算法,确定了一套JB-9014钝感炸药的DSD参数。这套DSD参数对JB-9014药柱中定态波形和爆速的计算与实验结果符合。
聚晶金刚石复合体超高压液相烧结理论研究
邓福铭, 赵国刚, 王振廷, 郭港, 刘晓慧, 陈启武
[摘要](5282) PDF(1090)
摘要:
在对前人有关聚晶金刚石超高压烧结机理的综合分析与评价的基础上,通过对金刚石与不同组分的钴熔体相互作用规律,及金刚石从钴熔体中的结晶热力学与动力学的理论研究,提出了石墨优先金刚石溶解和金刚石石墨化溶解的观点,阐明了钴熔体的性质对金刚石(石墨)的浸润扩散溶解过程,以及金刚石再结晶析出过程的影响,认为在金刚石-钴烧结系统中存在三种主要烧结机构:颗粒重排,溶解-析出和聚晶固架形成机构。不同温度条件下不同碳含量钴熔体在烧结过程中,对于促进金刚石表面石墨化,进一步引起颗粒重排,实现sp3结构碳原子在金刚石颗粒间的有效迁移传递以及D-D直接结合等方面起到了十分重要的作用。根据上述金刚石超高压液相烧结理论的基本观点,可较合理地解释聚晶金刚石复合体(PDC)在超高压烧结过程中观察到的一些基本现象和实验事实。
基于铰链式六面顶压机的二级6-8模超高压大腔体内置加热元件的设计与温度标定
陈晓芳, 贺端威, 王福龙, 张剑, 李拥军, 房雷鸣, 雷力, 寇自力
[摘要](8397) PDF(1083)
摘要:
首次报道了一种新型的基于铰链式六面顶压机的二级6-8模大腔体静高压装置的内置加热元件的设计与温度标定。此加热组装结构简单,升温快,保温效果好,并有效地解决了国外基于两面顶压机构架下的二级6-8模内加热组装中热电偶在施加压力时易断的问题。以低成本的碳管为加热元件,采用直接和间接两种加热方式,用双铂铑(Pt6%Rh-Pt30%Rt)B型热电偶进行温度测量,并根据实验过程中加热功率与腔内实际温度的关系,对不同压力下腔体内的温度进行了标定。实验结果表明:此加热系统的油压达到40 MPa(腔体压力约10 GPa)时,温度可以达到1 700 ℃以上;在油压为30 MPa、样品室温度为1 000 ℃时,保温时间可达2 h,甚至更长;实验中获得样品的直径可达3 mm,高度可达7 mm,实现了在高温超高压条件下大样品的制备,满足了实验对产生高温超高压条件的需要。
高温高压下冲击波淬火的锆基大块金属玻璃的相演化过程研究
杨超, 陈维平, 战再吉, 蒋建中
[摘要](8136) PDF(1074)
摘要:
采用同步辐射能散X射线衍射技术,研究了高温高压下利用冲击波淬火技术制备的Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5大块金属玻璃的相演化过程。研究结果发现:在实验压力范围内,在不同压力下试样具有相同的初始析出相Zr2Be17,但是随后的相演化过程是不同的,根据应用压力的不同,试样的相演化过程可以分为3个不同的区域;另外,试样的晶化温度随着压力的增大而升高,但是在6.0 GPa存在一个突然的下降,在此压力点试样具有不同于其它压力点的相演化过程。相演化过程的不同和晶化温度的突然下降,可能归因于在不同压力下试样具有不同的原子构型。
顽火辉石的高温高压同步辐射研究
马艳梅, 周强, 杨凯峰, 李雪飞, 沈龙海, 崔启良, 刘景, 邹广田
[摘要](4328) PDF(1068)
摘要:
采用同步辐射能量色散X射线衍射技术、激光加热技术和金刚石对顶砧(DAC)高压装置,在温度为2 000 K和压力为23 GPa的范围内,对采自地幔二辉橄榄岩中的顽火斜方辉石,进行了原位的高温高压能量色散X射线衍射(EDXRD)测量。实验结果表明:当压力为15.3 GPa、温度为1 600 K时(相当于地球内部410 km处的地震波不连续界面的温压环境),顽火斜方辉石转变为橄榄石的相瓦兹利石(Wadsleyite)相;继续加温加压至2 000 K、23 GPa时(相当于地球内部670 km处的地震波不连续界面的温压环境),顽火斜方辉石相变为钛铁矿(Ilmenite)结构和钙钛矿(Perovskite)结构的混和相。实验结果进一步证明,在地幔中存在的两个地震波不连续界面是由橄榄石、顽火斜方辉石等矿物的相变引起的。
炸药爆炸冲击波合成纤锌矿型氮化硼
谭华, 韩钧万, 王晓江, 苏林祥, 刘利, 刘江, 崔玲
[摘要](4527) PDF(1056)
摘要:
本文报道了用国产石墨型氮化硼(gBN)为原料在炸药爆炸产生的冲击波作用下合成纤锌矿型氮化硼(wBN)的技术。对冲击波作用后的回收产物进行化学分离,得到杂质含量低于0.5%的wBN产品;回收产物的wBN的转化率高于50%;单发试验产量达11~12 g。目前已利用这一技术生产出少量wBN产品。在相同的冲击波条件下,对四种不同来源的gBN进行了合成试验。发现wBN的转化率强烈地依赖于原始gBN的结晶特性。比表面积测量及X射线衍射观察表明,冲击波合成的wBN是一种多晶微粉,平均颗粒度约0.1 m,平均晶粒度约17.5 nm。差热分析显示放热反应起始温度为1 055 K,峰顶温度1 238 K。
爆轰产物JWL状态方程应用研究
赵铮, 陶钢, 杜长星
[摘要](8777) PDF(1042)
摘要:
通过对凝聚态炸药爆轰产物JWL状态方程的研究,提出了一种确定JWL状态方程参数的拟合法,即利用律状态方程来拟合JWL状态方程参数。这种新方法不需进行圆筒试验,与现有方法比较,具有经济、安全、方便、准确的特点。利用这种方法拟合确定了4种常用炸药TNT、C-4、PETN、HMX的JWL状态方程参数,通过与圆筒试验法得出的JWL状态方程p-V曲线进行对比,证明拟合法具有较高的精度,完全可以满足计算爆炸力学的应用。
高压处理后水稻抗氧化酶活性及对逆境胁迫的响应
白成科, 李桂双, 段俊, 彭长连, 翁克难, 徐世平
[摘要](7697) PDF(1034)
摘要:
对经高静水压处理的水稻粤香占(Oryza sativa L. cv. Yuexiangzhan)种子播种后的植株进行了抗氧化酶活性的测定和对逆境胁迫响应的研究。结果表明,高压处理抑制了水稻生长早期(12 d)色素和蛋白质含量的增加,并使早期抗氧化酶活性表现较对照低。随着播种天数增加,经高压处理的材料中的色素、蛋白质含量不同程度地增加,抗氧化酶活性发生改变,至播种后32 d时,高压处理的叶绿素含量和可溶性蛋白含量都高于对照粤香占。在自然低温条件下,经高压(干压、湿压)处理的植株其Rubisco大、小亚基含量和光合色素含量较高,抗光抑制能力增强,具一定的耐低温性。
弹粘塑性双球壳塌缩热点反应模型
温丽晶, 段卓平, 张震宇, 欧卓成, 黄风雷
[摘要](4584) PDF(1027)
摘要:
基于Kim的弹粘塑性单球壳塌缩模型,考虑PBX炸药中的粘结剂效应,假设炸药和粘结剂均为弹粘塑性材料,建立了弹粘塑性双球壳塌缩热点反应模型,给出了炸药球壳在冲击压力作用下的速度、应变、温度和化学反应速率的时空分布,以及新的热点反应速率理论表达式。把新的热点反应项与Kim的低压下慢反应项和张震宇提出的高压反应速率方程相结合,得到了新的冲击起爆三项式细观反应速率模型。把该模型加入DYNA2D中,模拟了PBX-9501炸药的一维冲击起爆过程,结果表明:该模型除了可以解释炸药颗粒度和孔隙度的影响外,还可以较好地描述粘结剂强度和含量对PBX炸药冲击起爆感度的影响。
曲率半径对双层球缺罩形成串联爆炸成型弹丸的影响
郑宇, 王晓鸣, 李文彬, 李伟兵
[摘要](8490) PDF(1021)
摘要:
为了研究曲率半径对串联爆炸成型弹丸(EFP)形成的影响,利用有限元软件 AUTODYN,对双层球缺罩串联EFP的成型过程进行了数值仿真,在此基础上分析了双层球缺罩串联EFP的形成机理,探讨了曲率半径对串联EFP的影响规律。开展了双层药型罩EFP形成的实验研究,得到了串联EFP形成过程的X光照片,仿真和试验结果比较一致。仿真与试验结果都表明:双层球缺罩可以形成前后分离的串联EFP,双层球缺罩的曲率半径对串联EFP的速度、外形和长径比有较大影响。
平头弹丸正撞击下延性金属靶板的破坏模式
潘建华, 文鹤鸣
[摘要](7834) PDF(1016)
摘要:
对延性金属靶板在刚性平头弹丸正撞击下的破坏模式进行了研究。一般而言,延性金属靶板的破坏模式可以分为两种:带有总体变形的局部简单剪切破坏和局部化的绝热剪切冲塞破坏。首先基于Bai-Johnson热塑性本构关系建立了一个局部化的绝热剪切冲塞模型,然后结合描述带有总体变形的局部简单剪切破坏的Wen-Jones模型,找出了两种模型之间转化的临界条件。理论预测与文献中的实验结果吻合得很好。
渐变阻抗飞片超高速发射数值模拟
陈朗, 刘群, 鲁建英, 龚自正, 郭欣伟
[摘要](8032) PDF(1013)
摘要:
为在轻气炮上实现二级飞片的超高速发射,设计了波阻抗连续变化的渐变阻抗飞片。变阻抗飞片撞击面为镁,底面为钨,中间为镁、铜和钨的掺合材料。建立了变阻抗飞片超高速发射的计算模型,采用分成单元层描述阻抗变化。对变阻抗飞片超高速发射二级飞片过程进行了数值模拟计算,分析了阻抗分布、二级飞片直径和缓冲层厚度对二级飞片速度的影响。结果表明:在优化阻抗分布、二级飞片直径和缓冲层厚度的条件下,二级飞片的最大速度能够达到16 km/s以上。
论VLW状态方程
龙新平, 何碧, 蒋小华, 吴雄
[摘要](7920) PDF(1013)
摘要:
论述了VLW状态方程中爆轰产物分子势参数的确定;根据不同类型炸药爆轰性能参数计算结果对炸药爆轰产物碳在CJ态的相进行了分析讨论,认为不同的炸药,产物碳有石墨和金刚石两种相存在;将VLW状态方程和BKW状态方程进行了比较分析,指出了BKW状态方程与VLW状态方程的区别及其产生的原因,并给出了VLW状态方程计算含能材料(包括高能炸药、燃料空气炸药、民用炸药)的爆轰性能参数计算结果。结果表明,计算值与实验值符合较好。
脉冲X光与其他模拟源的结构响应等效性分析
彭常贤
[摘要](7832) PDF(1011)
摘要:
分析了脉冲X光与电子束和化爆模拟引起的结构响应的冲量等效性原则。并以脉冲X光与柔爆索化爆作用硬铝圆柱壳的结构响应测量结果为实例,对其进行了定量的等效性分析,得出了较好的等效性结果。
高压、高应变率与低压、高应变率实验的本构关联性
陈大年, 刘国庆, 俞宇颖, 王焕然, 谢书港
[摘要](4462) PDF(1009)
摘要:
指出Johnson-Cook(J-C)、Zerilli-Armstrong(Z-A)、Bodner-Parton(B-P)本构方程在一定条件下的适用性,表明对于低压、高应变率实验,单一曲线假定似乎可以采用。通过等效应力、等效应变,可以将不同应力状态下的流动应力函数采用统一的方程描述。然而,这些本构方程的确立,并不包括平面冲击波实验。对适合于平面冲击波实验的Steinberg-Cochran-Guinan(SCG)本构方程,讨论了其方程中所包含的高压与高应变率耦合效应。指出,以剪切模量度量的流动应力具有应变率相关性。基于温度效应的新发现以及直接测量平面冲击波流动应力的新进展,分别用J-C本构及SCG本构方程估算了钨材料在高压、高应变率加载下的流动应力。结果表明,采用J-C本构估算的流动应力仅在压力为10 GPa以下才能与实验数据相近,当压力高于10 GPa时,流动应力只能采用SCG本构估算。也指出了高压、高应变率本构方程与低压、高应变率本构方程所对应的不同物理背景。
金刚石压腔高温高压实验的压力标定方法及其现状
郑海飞, 孙樯, 赵金, 段体玉
[摘要](7997) PDF(1005)
摘要:
介绍和评论了金刚石压腔中进行高温高压实验时的压力标定方法及其应用条件。其中红宝石和石英压标具有较高的准确度和精度,但前者不适合于高温和含饱和水条件下的标定,且在较低压力下误差较大,后者可用于高温且含水体系的压力标定,但仅适于低于2.0 GPa时的压力标定。矿物状态方程是较可靠的方法,但不方便且受条件限制。采用水的状态方程进行压力标定,可以解决压腔中不允许有压标矿物的问题,但在实验过程中要求压腔的体积保持恒定。因此,在采用金刚石压腔进行高温高压实验时,应根据研究需要决定合适的压力标定方法,而且寻找新的压力标定方法仍是金刚石压腔高压实验的基础工作。
对爆轰CJ模型和ZND模型合理性的讨论
胡绍鸣, 李辰芳
[摘要](4340) PDF(1001)
摘要:
CJ模型和ZND模型未充分考虑爆轰过程中由于热量瞬时释放所带来的本质变化,它们所确定的爆轰终点状态是所有可能状态中熵值最低的,实现的概率极小。终点状态应该由热力学确定,ZND模型达不到热力学确定的平衡终态。爆轰模型应该同时符合流体力学定律和热力学定律。
炸药爆炸作用下液体破碎后颗粒尺寸分布的研究
胡栋, 韩肇元, 张寿齐, 赵玉华, 王炳仁, 陈军, 孙珠妹, 蔡庆军, 姚久成, 董石
[摘要](9310) PDF(996)
摘要:
对液体抛撒的液滴尺寸进行研究在军事和民用上是很重要的,国内刚开始使用激光散射仪开展此项研究工作。利用R. A. Dobbins等人的液体颗粒测量技术,研制了一套既简单又实用的测量液体抛撒过程中液滴尺寸的实验装置激光散射仪。对于激光与液体微粒的相互作用,当微粒的反射与折射和吸收效应可被忽略时,可导出液体微粒对激光散射的光强公式。只要测量激光被微粒散射的光强,就可推算出微粒的Sauter平均直径。在使用激光散射仪测量液体抛撒液滴尺寸的实验中,用水代替爆炸抛撒液体,测量结果表明:液体抛撒二次破碎中,在固定位置测量到的云雾区液滴Sauter平均直径随测量时间的增加呈现出减小的趋势;而云雾区的宽度则随着与抛撒中心距离的增大而呈现出增加的趋势;云雾区前沿的液滴Sauter平均直径随着与抛撒中心距离的增加而呈现出先逐渐增大然后迅速减小的趋势。为便于比较,对燃料抛撒二次破碎进行了回收法测量和数值模拟计算,其测量与计算结果与用激光散射仪测量的结果有较好的一致性。
球形钨合金破片空气阻力系数实验研究
谭多望, 王广军, 龚晏青, 高宁
[摘要](8207) PDF(994)
摘要:
实验研究了理想球形钨合金破片和经历爆轰驱动的球形钨合金破片长距离飞行时的速度衰减规律。实验结果表明:(1)对于理想球形钨合金破片,在同一初始速度条件下,衰减系数为常数,空气阻力系数与初始速度有关,两者成线性关系;(2)对于经历爆轰驱动的球形钨合金破片,由于有轻微的质量损失和变形,速度衰减规律与理想球形钨合金破片有明显的区别,空气阻力系数与飞行速度有关,两者成线性关系。
二级轻气炮超高速弹丸发射技术的研究
王金贵
[摘要](9948) PDF(992)
摘要:
本文研究了提高二级轻气炮弹丸速度的发射技术途径。通过数值计算对各种装填参量的影响进行了详细讨论。认为减小弹丸质量、活塞质量以及注气压力,可使二级轻气炮在较少的装药量条件下提供较高的弹丸速度。目前已经做到在5 kg装药时,使30 g的弹丸达到7.2 km/s速度;60 g弹丸达到5.7 km/s速度;26 g弹丸达到7.4 km/s速度。装填3.5 kg药量时,使10.3 g弹丸达到了8.1 km/s速度。
3 GPa熔融盐固体介质高温高压三轴压力容器的围压标定
韩亮, 周永胜, 何昌荣, 姚文明, 刘贵, 刘照星, 党嘉祥
[摘要](4330) PDF(991)
摘要:
新研制的3 GPa熔融盐固体介质高温高压三轴实验系统,改进了高压容器的装样方式以及样品的尺寸,由于装样部件之间摩擦以及克服传压介质本身的强度,视载围压和真实围压具有较大差异,在完成压力容器温度标定的基础上,采用部分熔融法在不同温度和压力条件下进行围压标定实验研究。实验使用LiCl-KCl混合氯化盐样品,分别在300~1 400 MPa视载围压的条件下,对样品进行缓慢加温,成功观测到实验力学数据和温度数据的同时响应,确定了混合氯化盐的初熔温度,通过已知熔融曲线方程计算得出真实围压。通过比较不同的实验条件和观察实验后装样结构,给出了摩擦力的变化规律:在300~500 MPa压力条件下,摩擦力百分比呈现降低趋势,从52%降低到31.2%;在700~1 200 MPa压力条件下,摩擦力约占11.4%;在1 400 MPa压力条件下,摩擦百分比从11.4%上升到15.5%。通过对比国内外同类实验设备摩擦力认为,该设备真实围压的精度达到了国际同类设备的水平。
硼掺入量对含硼金刚石单晶热稳定性的影响
王美, 李和胜, 李木森, 宫建红, 田彬
[摘要](7678) PDF(991)
摘要:
在铁基触媒原材料中添加不同含量的六方氮化硼,采用粉末冶金方法制备片状触媒,在六面顶压机上合成出含硼金刚石单晶。用体视显微镜对金刚石单晶的结构、形貌进行观察,并用电子探针(EPMA)和波谱仪(WDS)分析了金刚石(111)晶面的硼含量,发现金刚石表面有硼元素存在,且其含量随着触媒中掺硼量的增加而变化。在测定了含硼金刚石单晶的静压强度的基础上,采用冲击韧性测定仪和差热分析仪对不同掺硼量触媒合成出的金刚石单晶在空气中的热稳定性进行了系统的对比研究。结果表明,触媒掺硼量对金刚石的机械强度和热稳定性有重要影响,随着掺硼量的变化,其机械强度和热稳定性均存在一个最佳值。
铝阳极化冲击波探针的工艺探索
孙悦, 袁长迎, 张修路, 吴国栋
[摘要](8096) PDF(982)
摘要:
为了在定形纯铝棒材(35 mm1.0 mm)上制取既薄、完整,又均匀、致密且电绝缘强度较高的绝缘膜,首先根据阳极化电解原理,测定了铝棒半球形端的极化曲线,获得了在50~60 ℃温度环境下铝绝缘膜稳定生长的区域在3~13 V之间这一重要的工艺条件;然后给出了铝电探针阳极化的步骤和相应的工艺参数。从而摸索出可批量生产适于液体冲击压缩实验的、性能一致性好、可靠性高的冲击波速度探测器的实验方法。同时,分析了电解系统温度条件以及沸水封孔工艺对强化铝绝缘膜的物理性质和电绝缘强度的影响。由此工艺可均匀地制得厚度在4~15 m之间的Al2O3薄膜,在给定温度下制得平均厚度为6 m的电探针耐直流电压为250 V、1 min,在液氮温度(77 K)下静置4 h后绝缘膜的物理外观和电绝缘强度都未发生变化。借助300 Nm冲击力发生器,测得该类探针的开关一致性不大于20 ns。在较高冲击压力下,该特性有望得到进一步改善。
近十年我国在地球内部物质高压物性实验研究方面的主要进展
刘曦, 代立东, 邓力维, 范大伟, 刘琼, 倪怀玮, 孙樯, 巫翔, 杨晓志, 翟双猛, 张宝华, 张莉, 李和平
[摘要](3190) 阅读全文(1268) PDF(976)
摘要:
近十年中国主要地学科研院所都将高温高压实验研究领域作为重点发展学科方向,加大人才引进力度,促进了地学领域高压物理实验研究的快速发展。本文借《高压物理学报》创刊30周年之际,对最近十年由中国科学家主导的、与地球科学联系紧密的相关高压物理研究成果进行了总结和梳理,所涉及的研究方向主要有:下地幔的有关相变、下地幔矿物中铁的自旋态转变、地核物性、岩石电性测量、矿物电性测量、矿物状态方程、高压谱学、高压扩散、高压超声、硅酸盐熔体物理性质、地质流体等。总体来说,过去十年是中国地学高压物理研究飞速发展的十年,研究成果的数量、重要性和显示度都有较大突破,在国际上占有重要地位。这种快速发展势头仅仅是开始,未来十年将是中国地学高压物理研究发展过程中的关键十年,需要各位同仁共同砥砺前行。
面向新世纪的冲击波物理学第12届凝聚介质冲击压缩国际会议简介
龚自正
[摘要](7950) PDF(976)
摘要:
对第12届凝聚介质冲击压缩国际会议(SCCM-2001)进行了简介和综合分析,介绍了凝聚介质冲击压缩近年来的新进展,回顾了20世纪动高压或应力下凝聚介质物理学和力学的基本范式和取得的成就,展望了冲击波物理学在21世纪所面临的挑战和机遇。
CH4-O2-N2预混气体爆炸二维数值模拟
李成兵, 吴国栋, 经福谦
[摘要](7582) PDF(974)
摘要:
利用CFD软件,基于ISAT算法和简化的甲烷氧化基元反应模型,建立了CH4-O2-N2预混气体的二维湍流爆炸模型。数值计算结果表明,该模型较好地模拟了CH4-O2-N2预混气体在高温气团作用下的点火、燃烧和爆炸过程。计算中,考察了高温点火气团的初始温度和混合气体初始组分对CH4-O2-N2预混气体燃烧和爆炸过程的影响。结果表明:高温气团的初始温度对CH4-O2-N2预混气体的点火延迟时间和燃烧初始阶段有重要影响,但对CJ爆燃没有影响;惰性气体N2的加入,降低了混合气体的反应活性,导致点火延迟时间增大,燃烧反应速度、爆炸超压和重要自由基浓度都随之减小。相同条件下爆炸超压峰值的计算结果与实验测量结果符合较好。
PbMoO4原位高压拉曼光谱和电导率的研究
于翠玲, 于清江, 高春晓, 刘鲍, 贺春元, 黄晓伟, 郝爱民, 张冬梅, 崔晓岩, 刘才龙,
[摘要](7800) PDF(973)
摘要:
钼酸铅(PbMoO4)具有高的声光品质因数、低的声损耗、良好的声阻抗匹配等性质,被广泛应用于声光偏转器、调制器、可调滤光器、声表面波器件等各类声光器件,其优异的低温闪烁性能亦引起人们的注意,具有在核设备方面的应用潜力。为探讨其晶体结构和物理性质,在金刚石对顶砧上原位测量了PbMoO4的拉曼光谱,并测量了其在几个不同压力点下电导率随温度的变化。实验发现,压力在12.5 GPa时,拉曼峰完全消失,说明压力在10.8~12.5 GPa之间PbMoO4样品出现了非晶态转变。当从26.5 GPa卸压到9.4 GPa时,PbMoO4的拉曼谱在低波数出现无序化,而在2.4 GPa压力下858 cm-1峰又重新出现,说明样品结构由无序向晶化回复。压力在10.8 GPa以上时,电导率随着温度的增加而显著增加,且随着压力的增加也明显增加。
金属材料再加载准弹性响应的实验验证
宋萍, 周显明, 袁帅, 李加波, 汪小松
[摘要](7744) PDF(973)
摘要:
用波反射法设计了一维应变冲击实验,由时间分辨VISAR系统(Velocity Interferometer System for Any Reflection)测量了镁铝合金的冲击-再加载速度波剖面。结果显示,在排除窗口反射稀疏波的情况下,从24 GPa冲击态开始的再加载存在明显的准弹性响应,证实了Asay等报道的二次压缩准弹性响应是材料本征特性。并对金属材料高压本构参量实验测量的关键技术进行了探讨。
Hugoniot实验的粒子速度测量不确定度分析
戴诚达, 王翔, 谭华
[摘要](7987) PDF(969)
摘要:
不确定度评定是Hugoniot实验的一项重要工作,针对飞片撞击法和对比法两类主要Hugoniot实验进行了粒子速度的测量不确定度分析。根据直接测量量和间接输入量及其不确定度,用不确定度传递律表述了粒子速度的不确定度,并给出了冲击压强(p)、压缩密度()和压缩比容(v)的评定方法。对于样品和基板为不同材料的非对称碰撞及对比法实验,不确定度评定除A类评定外还应包括B类评定,应考虑用Hugoniot镜像线近似二次冲击绝热线或卸载线而导入的不确定度。在Hugoniot实验中应尽量避免涉及B类评定的其它因素,如同种材料初始密度的显著差异、飞片击靶前的温升等情况。
爆轰产物的冷比内能与冷压的函数表达式
李银成
[摘要](7772) PDF(968)
摘要:
猛炸药爆轰产物的状态可以用两相的强排斥-平动物态方程(简称为两相的排平物态方程)很好地描述。以爆轰产物分两段的等熵曲线为参考曲线的两相的排平(k, )物态方程,已经用于爆轰参数和强爆轰参数的理论估算,所得理论值与实验值符合得很好。为了更方便地估算爆温,有必要给出描述分子间相互作用的比内能项与压力项(分别简称为冷比内能与冷压)。参照描述分子间相互作用的Morse势和Mie势的排斥项,给出了带待定参数A、m、n和l的冷比能项和冷压项,这样的物态方程被称为两相的排平(A, m, n, l)物态方程。用TNT的{D, 0}实验数据组,确定了两相的排平(A, m, n, l)物态方程的参数n=1和l=1/3,因此,可将其简称为两相的排平(A, m)物态方程。它适用于所有的猛炸药的爆轰产物。用硝基甲烷的强爆轰参数{p, D, T}实验数据组对其所做的检验表明,两相的排平(A, m)物态方程是恰当的爆轰产物物态方程。
液态金属的定容比热随温度变化的理论研究
汤文辉
[摘要](4044) PDF(965)
摘要:
Grover根据实验数据给出,液态金属的定容比热随温度近似线性减小:cV3R-RT/Tm,式中T为温度,Tm为熔化温度,R为普适气体常数,为经验常数,其值在0.11至0.24之间,就平均来说,0.15。利用Lennard-Jones-Devonshire理论对这一经验关系进行了解释。
3 GPa熔融盐固体介质高温高压三轴压力容器的温度标定
韩亮, 周永胜, 党嘉祥, 何昌荣, 姚文明
[摘要](3689) PDF(961)
摘要:
由于新研制的3 GPa熔融盐固体介质高温高压三轴实验系统改进了高压容器的装样方式以及样品的尺寸,需要对新装置的压力容器进行温度标定,为此采用多个NiCr-NiSi热电偶,在围压为0.5 GPa时对样品内部和周围的温度分布进行了研究。实验结果表明,样品外侧相对于样品中心上1/3位置热电偶监测到的温度与其它位置监测到的温度之间具有良好的线性关系,它们之间的斜率大小可以直接反映出温度的高低。样品外侧相对于样品中心上1/3位置与下1/3位置监测温度基本相同,也可以作为实验控制温度;样品中心温度比样品外侧相对于样品中心上1/3位置和下1/3位置监测温度低4%;样品底部温度比样品中心温度低5%;样品内部相对于样品中心下1/4位置温度比样品中心低2%。样品的温度从中间向两端对称式递减,在样品尺寸范围内,样品的垂直温度梯度恒定(900 ℃为16 ℃/mm)。本设备样品温度分布和温度控制精度与国际同类型实验设备相类似,达到了国际同类设备的水平。
分形图形周界和面积的关系
龙期威
[摘要](7927) PDF(957)
摘要:
本文讨论分形图形周界和面积的关系;指出:在现实存在的有限层次自相似结构的近似分形图形中,Mandelbrot的周界-面积分维关系不适用。这可能是一些用此方法测出的分维值随码尺大小变化的根本原因。
铁的冲击相变机制的分子动力学研究
崔新林, 祝文军, 贺红亮, 邓小良, 李英骏
[摘要](7454) PDF(957)
摘要:
用分子动力学方法模拟计算了在冲击波加载条件下,单晶铁中的结构相变(由体心立方结构相到六角密排结构相),相互作用势采用铁的嵌入式原子势(EAM),单晶铁样品的尺寸为28.7 nm22.9 nm22.9 nm,总原子数为1.28106个。通过推动一个运动活塞对静止靶的作用来产生冲击压缩,加载方向沿单晶铁的[100]晶向。通过对原子位置的追踪,揭示了铁的冲击相变机制,计算结果表明相变机制包括两步:首先是在{011}面上的原子受到沿〈100〉晶向的压缩,使{011}面转化成正六角形密排面;然后是在{011}面上原子沿〈0-11〉晶向的滑移,完成由bcc结构到hcp结构的相变。同时发现滑移面只出现在与冲击波加载方向平行的(011)和(0-11)面上。
高压烧结法合成致密纳米BaTiO3陶瓷结构和铁电性能研究
李鹏飞, 靳常青, 肖长江, 潘礼庆, 王晓慧
[摘要](7945) PDF(956)
摘要:
在6 GPa压力、1 000 ℃温度条件下制备了致密的纳米BaTiO3陶瓷,合成样品的平均晶粒尺寸为50 nm,理论密度在97%以上。通过介电测量,观察到了样品宽化的相变峰,它与粗晶陶瓷的相变峰大不相同。由于90电畴的减少和退极化场的存在,观察到了细长的电滞回线,它是样品铁电性存在的有力证据,表明钛酸钡陶瓷的临界尺寸在50 nm以下。
绿柱石的原位高压X射线研究
秦善, 刘景, 李海建, 祝向平, 李晓东
[摘要](8235) PDF(955)
摘要:
采用同步辐射光源和金刚石对顶砧(DAC)技术,对绿柱石进行了室温下的原位高压能散X射线衍射(EDXD)研究,实验的最高压力为19.2 GPa。在实验压力范围内,未观察到绿柱石发生相变,轴压缩率c大于a;在小于9.3 GPa的压力范围内,其体积压缩率符合二阶Murnaghan状态方程,而压力在9.3~19.2 GPa范围内时,其体积压缩率有所增加,且体积-压力关系近乎线性变化。
Ta-10W合金压缩力学性能实验研究
钟卫洲, 宋顺成, 谢若泽, 黄西成
[摘要](4486) PDF(952)
摘要:
利用MTS材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置对非退火状态Ta-10W合金进行了准静态和动态压缩实验,给出了材料的静态压缩屈服强度和应变率在700~3100 s-1范围内的动态压缩应力-应变曲线,并获得了不同应变率下材料的动态屈服强度。通过对实验结果的分析可以发现,非退火状态Ta-10W合金具有较好的韧性,在所进行的实验中试件表面均未出现可见裂纹;试件材料具有较高的静、动态屈服强度,静态屈服强度达到930 MPa,动态屈服强度在1 GPa以上,在所进行的700~3 100 s-1应变率范围内,材料的动态屈服强度随应变率的增加略有提高。
0.1~800 MPa压力下方解石拉曼光谱的实验研究
赵金, 郑海飞
[摘要](4552) PDF(952)
摘要:
利用石英的拉曼谱峰与温度和压力的关系,检验了在金刚石压腔中用方解石拉曼谱峰确定体系压力的可行性,并初步确定了在常温下方解石的拉曼谱峰与压力的关系。实验研究结果表明:在实验的压力范围内方解石稳定,且其1 085 cm-1 谱峰约为石英464 cm-1谱峰的3倍强度,因此非常适合作为热液金刚石压腔的压力标定物。在温度26 ℃、压力0.1~800 MPa条件下,方解石的拉曼谱峰(1 085 cm-1)随着压力的增加,呈线形增大,其关系式为:p(MPa)=192(p-1 085)-21.8,1 085 cm-1p1 090 cm-1。
高压下ZnO超快极性扩散过程研究
战晓红, 曹大呼, 陆中, 丁慧慧
[摘要](4344) PDF(951)
摘要:
利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段,研究了在5 GPa 压力下六方ZnO粉末的结晶过程。系统考查了温度与保温时间对ZnO扩散与结晶过程的影响。结果发现,在高压下ZnO固体的扩散速度大大增加,400 ℃保温0.5 h即可获得理论密度达99%以上的单相、致密的六方相ZnO陶瓷,所有样品均沿晶界开裂,并导致500 ℃以上只能获得单晶与多晶混合的粉末样品;850 ℃保温5 min可制备出平均尺寸超过100 m、最大尺寸超过350 m的浅黄色单晶。对实验结果的分析表明:ZnO固体在高压下可能存在一种超快极性扩散机制,这一效应使高压下的ZnO晶粒沿择优方向迅速生长,晶界快速迁移,相邻晶粒生长融合,最后形成单晶;而晶粒在生长过程中沿其它方向发生收缩,促使样品沿晶界开裂。
2.0 GPa、室温至1 200 ℃条件下斜长角闪岩的纵波速度及其衰减
岳兰秀, 谢鸿森, 刘丛强, 吴丰昌
[摘要](4024) PDF(950)
摘要:
利用YJ-3000 t 压力机,在2.0 GPa、室温至1 200 ℃条件下,测量了新疆库地地区斜长角闪岩的纵波速度(vp)和力学品质因子(Q值)。实验结果表明:斜长角闪岩的vp和Q值随温度的升高而降低,在升温的初始阶段,vp和Q值随温度下降的幅度较小,随着温度的升高其下降的幅度逐渐增大;由于斜长角闪岩的各向异性,导致了在3个方向上vp随温度而下降的幅度显著增大时的温度不同,其中x和y方向为812 ℃,z方向为673 ℃。而在各方向上的Q值随温度下降的幅度显著增大时的温度相差不大,约为812 ℃。观察回收的实验产物表明:当温度大于647 ℃时,产物中开始出现熔体,vp在x和y方向上的下降幅度没有明显的变化,而在z方向上的下降幅度增大;此时熔体对Q值的影响不大。当温度大于812 ℃时,产物中的熔体含量明显增多,vp和Q值下降的幅度都显著增大。据此认为,部分熔融是弹性波速度减小和衰减增大的主要原因。
金和铂的室温等温物态方程及其压标的意义
金柯, 吴强, 李欣竹, 蔡灵仓, 经福谦
[摘要](8018) PDF(947)
摘要:
在对Grneisen系数高温高压特性不作任何假设的前提下,由冲击雨贡纽数据直接确定了材料零温零压体积、等温体模量及其对压力的一阶偏导。基于上述参数,计算了两种常用压标材料金和铂压缩比至0.5~0.6的0 K物态方程,并通过相应的热压修正得到了金和铂的室温等温物态方程。计算结果与准静水压条件下静高压实验结果具有非常好的吻合性,缩小了早期不同金和铂压标之间的差异。独立来源实验数据和理论计算结果的交叉检验表明,金和铂的室温等温物态方程计算结果可以用于今后静高压实验的压标。
高压对食品胶溶液流变特性的影响
李汴生, 曾庆孝, 芮汉明, 刘通讯, 陈中, 阮征
[摘要](3702) PDF(943)
摘要:
经高压处理后,卡拉胶、琼胶、高甲氧基果胶、海藻酸钠、黄原胶和瓜尔豆胶等六种食品胶溶液的粘度变化不同。卡拉胶和琼胶溶液的粘度显著增加,高甲氧基果胶、海藻酸钠和瓜尔豆胶溶液的粘度变化较小,而黄原胶溶液的粘度明显降低。动态粘弹性测量表明,卡拉胶和琼胶溶液的贮藏模量(G)在高压处理后明显减小,而且G变得小于G,这表明卡拉胶和琼胶溶液的弹性变小。高甲氧基果胶、海藻酸钠和瓜尔豆胶溶液的损耗正切值(tan =G/G)在处理后几乎没有变化,黄原胶溶液的tan 略微减小。高压处理后食品胶溶液流变特性的不同变化表明,高压处理对食品胶的影响因其种类、胶分子的结构和胶在水溶液中的构象而异。文中对造成这些变化差异的可能原因进行了探讨。
压力对碳氢氧超临界流体中碳的溶解度的影响
赵先锋, 洪时明, 刘福生
[摘要](8050) PDF(936)
摘要:
采用统计热力学方法,利用CHEQ程序对5.5~7.7 GPa的压力和1 000~2 900 K温度下碳加水体系中碳的溶解度进行了计算。重点研究了石墨和金刚石在水中溶解度差与压力的关系,得出如下结果:(1)在一定压力下,使石墨和金刚石在水中的溶解度之差X(C)为正值的温度有确定的下限和上限。(2)在高温高压下,对每一个压力,石墨和金刚石在水中的溶解度之差X(C)都有一个极大值。使X(C)为极大值的温度随着压力的升高而增大,同时,溶解度差的极大值本身也随压力的升高而增大。
氧化镓的同步辐射研究
崔启良, 涂宝招, 潘跃武, 王成新, 高春晓, 张剑, 刘景, 邹广田
[摘要](7670) PDF(934)
摘要:
利用金刚石对顶砧(DAC)高压装置产生高压,使用体积比为16∶3∶1的甲醇、乙醇和水混合液作为传压介质,通过原位高压同步辐射技术对氧化镓的高压行为进行了研究(0~42.5 GPa)。实验发现在室温下13.3 GPa压力附近,单斜结构的氧化镓发生了结构相变,变成三角结构。相变后镓离子由原来同时位于由氧离子围成的四面体和八面体的中心位置变成只位于八面体的中心位置。卸压后的X射线衍射谱表明,氧化镓又恢复为单斜结构,该相变为可逆相变。
国产PVDF压电薄膜的冲击加载及卸载响应研究
李焰, 张向荣, 谭红梅, 刘晓玲, 裴明敬
[摘要](8518) PDF(932)
摘要:
对两种厚度的国产PVDF压电薄膜,用轻气炮和激波管进行了冲击加载应力-电荷曲线的标定,并与其它若干种国内外的PVDF标定曲线进行了对比和分析;采用阶梯卸载和同时测量质点速度的方法,研究了PVDF压电薄膜的冲击卸载响应特性,发现有明显的滞后效应存在。
羟基磷灰石团聚体的冲击波活化与烧结研究
廖其龙, 杨世源, 蔡灵仓, 郑昌琼
[摘要](7605) PDF(930)
摘要:
研究了经冲击波处理的羟基磷灰石粉末团聚体的活性及其烧结性能。X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分析表明,冲击波对羟基磷灰石团聚体粉末具有明显的均化与细化作用,并产生了一定程度的晶格畸变,可促进羟基磷灰石陶瓷的烧结。粉体中储存的缺陷能在烧结过程中释放,使受冲击试样比未受冲击试样达到最大线收缩率时的温度降低70 ℃,羟基磷灰石陶瓷的强度和密度明显提高。
弹丸超高速撞击防护屏碎片云数值模拟
张伟, 庞宝君, 贾斌, 曲焱喆
[摘要](4277) PDF(928)
摘要:
低地球轨道的各类航天器易受到微流星体及空间碎片的超高速撞击。这些撞击损伤航天器飞行的关键系统,进而导致航天器发生灾难性失效。为了保证航天员的安全及航天器的正常运行,微流星体及空间碎片防护结构设计是航天器设计的一个重要问题。采用AUTODYN软件进行了弹丸超高速正撞击及斜撞击防护屏所产生碎片云的SPH法数值模拟,给出了二维及三维模拟结果;研究了防护屏厚度、弹丸形状、撞击速度以及材料模型等对碎片云的影响。模拟结果同高质量实验研究的结果进行了比较,模拟的碎片云形状和碎片云特征点的速度同实验相吻合。验证了数值模拟方法的有效性。
0.1~3 000 MPa下碳化硅顶砧拉曼光谱作为压力计的研究
瞿清明, 郑海飞
[摘要](7821) PDF(925)
摘要:
利用Mao-Bell型水热金刚石压腔,以6H型碳化硅晶体作为顶砧,在常温下对碳化硅顶砧的不同点位进行拉曼光谱的原位测量,探讨了在一定条件下利用碳化硅顶砧的969拉曼峰位移作为压力标定的可行性、所具有的优点及需要改进的方面,并且得到了室温下的压力测量公式。
高温高压下液态水声速的研究不同状态方程的准确性验证
李芳菲, 崔启良, 李敏, 周强, 邹广田
[摘要](7643) PDF(923)
摘要:
研究水的热力学状态方程,对于理解地球及行星科学等起着重要作用,但由于高温高压区域的实验数据较少,该区域的状态方程主要依赖于由低压部分外延或分子动力学模拟计算得到。采用布里渊散射技术测量熔解曲线附近液态水的声速,低温区采用电加热系统,高温区采用激光加热布里渊散射系统,分析比较了由实验测量得到的声速值与用经验状态方程计算的结果之间的差别。结果表明,在温度不超过673 K、压力不超过6.0 GPa的范围内,Abramson方程的计算结果与实验测量结果在误差范围内一致,而Saul 和IAPWS-95的预言值比实验测量值偏高,并且温度越高偏差越大。在压力为21 GPa、温度为890~1 100 K时,实验测量出的水的声速比状态方程预言的结果偏高。
固体热膨胀系数与压强关系的一个近似公式
严祖同
[摘要](8794) PDF(923)
摘要:
假定Anderson-Grneisen参量T(T, p)=T(T, 0),利用改造的Tait方程,导出了固体热膨胀系数与压强关系的一个近似公式。应用于NaCl晶体,在压强为0~1 GPa、温度为300~800 K范围内,热膨胀系数的计算值与实验值一致。
CVD金刚石薄膜的应力研究
唐壁玉, 靳九成, 李绍绿, 周灵平, 陈宗璋
[摘要](4116) PDF(923)
摘要:
利用X射线衍射研究了化学气相沉积的金刚石薄膜的应力情况。研究表明:热应力在研究范围内为压应力,本征应力是张应力。分析了薄膜厚度、生长温度、碳源浓度等实验参数对薄膜应力的影响。
PETN炸药爆轰产物状态方程的理论研究
赵艳红, 刘海风, 张弓木
[摘要](7884) PDF(917)
摘要:
采用van der Waals等效单组分流体模型和Ross硬球微扰理论软球修正模型,计算爆轰气相产物的状态方程;用石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相4种相态描述凝聚成分,由Gibbs自由能最小原理确定不同状态下的凝聚产物相态。对爆轰产物混合系统采用自由能最小原理,通过化学平衡方程组求解炸药爆轰产物系统的平衡组分。使用该理论计算PETN炸药Chapman-Jouguet(CJ)点的爆轰参数,其值与实验值符合得很好;同时计算了以CJ点为起始点的等熵卸载线,并与传统的Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程的计算结果进行比较,发现计算的值是单调递减的,而JWL状态方程计算的值却出现了双峰现象。分析认为,传统的JWL状态方程给出的双峰变化,是由其函数形式自身决定的,并不对应实际物理过程。
PZT 95/5铁电陶瓷的冲击压缩Hugoniot特性研究
刘高旻, 杜金梅, 刘雨生, 谭华, 贺红亮
[摘要](7807) PDF(915)
摘要:
采用一级气体炮加载装置,利用加窗VISAR技术,对极化和未极化两种状态的PZT 95/5铁电陶瓷进行了逆向冲击实验,在0.52~3.8 GPa冲击压力范围内,得到了PZT 95/5铁电陶瓷两种状态的-u关系。对比文献已有实验数据显示,PZT 95/5铁电陶瓷的Hugoniot曲线与初始密度值密切相关,高密度的PZT 95/5铁电陶瓷在0~3.0 GPa压力范围内的-u关系接近线弹性,较低压力下不同极化状态的Hugoniot数据表明,PZT 95/5铁电陶瓷发生了冲击相变。
光纤任意反射面速度干涉系统在高压物理中的应用
翁继东, 谭华, 陈金宝, 贾波, 胡绍楼, 马云, 王翔
[摘要](7996) PDF(915)
摘要:
介绍一种全光纤任意反射面速度干涉仪(FVISAR),论证了采用SLD宽光谱光源的全光纤速度干涉仪的等程干涉工作原理。对喇叭振动以及Hopkinson压杆加载条件下,铝样品的自由面速度进行了测量。结果表明:该FVISAR系统工作稳定,可用于低自由面速度剖面的测量。
静高压加载下LY12铝的超声测量与等温状态方程
张婷, 毕延, 赵敏光
[摘要](7834) PDF(914)
摘要:
利用脉冲回波重合法测量了多晶LY12铝在流体静压加载下的纵波与横波声速随压力的变化。并根据较低压力(0.5 GPa)下的超声测量数据所确定的零压弹性模量及其对压力的偏导数,导出了LY12铝的Murnaghan、Birch-Murnaghan、Vinet三种不同形式的等温状态方程,发现由超声测量数据导出的Vinet 状态方程能很好地描述面心立方(fcc)结构的铝与铝合金在较高压力(约200 GPa)下的压缩特性。此外,由超声数据计算了LY12铝在室温常压条件下的Debye温度为430.97 K、热力学Grneisen系数为2.025、平均声模Grneisen系数为2 379。
氢气-空气混合物中瞬态爆轰过程的二维数值模拟
董刚, 范宝春, 谢波
[摘要](7751) PDF(912)
摘要:
对高温火团引发的氢气-空气混合气的瞬态爆轰过程进行了二维数值模拟,考虑了H2-O2-N2的详细化学反应动力学机理,该机理包含了19个基元反应和9种组分。采用分裂格式处理带化学反应的Euler方程,其中使用全耦合的TVD格式求解流场,使用基于Gear算法的微分方程解法器求解化学反应过程。计算结果表明:在H2∶O2∶N2=0.4∶0.4∶0.2(摩尔比)的混合气中,高温气团初始温度为T/T0=5.3时可诱导爆轰,爆轰波以2 300 m/s的速度传播,同时爆轰波阵面在管壁会形成反射波。还对计算的爆轰波后组分的浓度和温度进行了讨论,为理解爆轰波后结构提供信息。
FeCuNbBSi等多种Fe基非晶态合金激波晶化的DSC研究
赵鹤云, 阚家德, 王海, 刘佐权
[摘要](7715) PDF(912)
摘要:
应用升温、等温和重复加热的DSC技术,对几种非晶合金的激波晶化和退火晶化作了对比研究。结果表明,尽管激波晶化时间极短,仅为退火晶化时间的10-6~10-8,但晶化度却极高,接近100%。激波晶化形成多种成分和结构的结晶相,形式上很像扩散性相变,然而其相变速率却是退火转变的千万倍,而且生成相十分稳定,这一现象用传统的固态扩散相变理论很难解释。激波晶化是一种新的晶化形式,是一种新的纳米合成技术。
天然及合成的硅灰石的高压研究
杨景海, 姚斌, 刘宏建, 耿义志, 苏文辉, 张巨元
[摘要](3033) PDF(909)
摘要:
研究了天然硅灰石(CaSiO3)的压致相变,并采用高温高压方法直接合成了硅灰石。结果表明:天然硅灰石经高压(4.6~5.0 GPa)高温(1 200~1 250 ℃)处理后转变为深玫瑰色半透明立方晶体,而采用高温(1 050~1 100 ℃)高压(3.8~4.3 GPa)直接合成的硅灰石也具有同样结构及形貌。SEM分析表明:天然硅灰石SiO2及CaO的含量分别为50.8%和48.1%,而人工合成的产物SiO2及CaO含量分别为51.35%和48.15%。
高温高压触媒法金刚石生长的热力学分析
许斌, 李丽, 田彬, 范小红, 冯立明
[摘要](7739) PDF(909)
摘要:
利用热力学中经典的G0判定法,探讨了Fe基触媒合成金刚石晶体生长中的碳源问题,在计算中考虑了各物相的体积随温度和压力的变化。结果表明:在金刚石形成之前,就有大量Fe3C形成,而在触媒法合成金刚石的温度和压力范围内,Fe3CC(金刚石)+3-Fe反应自由能和石墨金刚石相变自由能均为负值,但前者比后者的绝对值更大,这说明前者更容易发生。因此,从热力学角度看,Fe3C的形成降低了石墨转变为金刚石所要越过的势垒,使用Fe基触媒合成金刚石单晶的生长来源于Fe3C的分解而不是石墨的直接转化。同时推导出在1200 K以上石墨-金刚石的平衡p-T关系:peq(GPa)=1.036+0.00236T (K),与F.P.Bundy的平衡线非常接近,证明了本热力学计算方法的可行性。
多层介质对应力波传播特性影响分析
董永香, 黄晨光, 段祝平
[摘要](7513) PDF(909)
摘要:
通过在气炮上进行多层介质的低速冲击实验及相应的数值计算,分析了不同组成的多层介质对应力波传播特性的影响。结果表明:多层介质中的泡沫材料不仅能够改变应力波的幅值与作用时间,而且具有显著的吸能效果,引起应力波在传播过程中在各层介质中能量与动量分配的改变。通过对泡沫铝和泡沫混凝土两种软材料在多层介质中作用的比较表明,在低速冲击的实验条件下,含泡沫混凝土的多层介质具有较好的削波作用,含泡沫铝的多层介质具有较好的吸能性能。
标度理论及其分形几何
董连科, 吕国浩, 王克钢, 王晓伟
[摘要](3104) PDF(906)
摘要:
本文利用量纲分析的方法,对分形中周长-面积关系与一般分形曲线的长度公式的量纲进行了分析;给出了普通标度理论与分形中标度变换间的定量关系。我们给出了描述随机耗散系统中分形的一种数学理论与分形结构上的输运过程,并讨论了某些预言性的结果,有待实验上加以证明。
六角相硼碳氮化合物的合成研究
李雪飞, 张剑, 沈龙海, 杨大鹏, 崔启良, 邹广田
[摘要](7502) PDF(905)
摘要:
以三聚氰胺和氧化硼为原料,利用真空热处理和高温高压技术,对BCN化合物的形成及结构进行了研究。在真空条件下,原料经1 100 K热处理得到非晶BCN的前驱物,将前驱物在5.0 GPa、1 500 K条件下高温高压热处理30 min,合成出了单相的六角BCN晶体。采用Materials Studio软件的Reflex模块对样品的X射线衍射图谱进行分析,结果表明,得到的样品为纯的六角相,晶格常数为a=0.250 5 nm,c=0.665 9 nm。对样品进行了透射电镜(TEM)分析,得到了样品的形貌和电子衍射,同样证实了样品为六角BCN晶体,晶粒尺寸约200 nm。对样品进行了XPS表征,确定了样品中存在CC、CN、CB、NB键,表明B、C、N三元素之间达到了原子级化合,样品的组分含量通过EDX进行标定。
高压下铁的电导率及X射线衍射研究
黄伟军, 崔启良, 毕延, 周强, 邹广田
[摘要](7932) PDF(904)
摘要:
用四点电极法及磁控溅射结合光刻集成电极的方法,测量了铁在25 GPa压力下的电阻随压力的变化;用微区X射线衍射仪原位测量了铁在25 GPa压力下晶胞参数随压力的变化关系。实验结果表明,铁在13.7 GPa时发生相变,由体心立方相转变为六方密堆相,在18.1 GPa时相变结束。利用高压下铁的电阻数据,结合X射线衍射结果,推导出铁的电导率随压力的变化关系。
超高压对枯草杆菌胞外蛋白酶的影响
谢慧明, 黄训端, 潘见, 曾庆梅, 王海翔, 蒋业雷
[摘要](7485) PDF(904)
摘要:
以枯草杆菌为研究对象,采用Box-Behnken响应曲面设计,研究了超高压处理对枯草杆菌胞外蛋白酶的影响以及菌体致死与胞外酶的关系。结果表明,超高压能显著抑制枯草杆菌胞外蛋白酶的活性,处理过程中压力和温度是酶失活的主要因素,并且两者之间存在交互作用,超高压处理时温度协同有效。利用Design Expert软件建立了胞外蛋白酶超高压钝化模型,决定系数R2=0.974 7,调整决定系数R2,adj=0.942 1。方差分析表明,模型显著,可应用于钝化效果分析与预测。实验结果还表明,超高压处理后枯草杆菌的致死率与胞外蛋白酶活的变化相关性达到极显著水平(R=0.933 0),胞外酶可作为超高压处理对微生物影响的一个评价指标。
高静水压处理水稻诱导稳定遗传变异系的DNA分析
申斯乐, 徐世平, 翁克难, 谭梅, 张剑锋, 龙国徽, 贾晓鹏, 池元斌, 刘宝, 邹广田
[摘要](8152) PDF(904)
摘要:
用高压手段诱变水稻品种毕粳38,产生了两个稳定的可遗传的变异:变异1,植株分蘖减少,成熟期较原种提早20 d;变异2,植株变高,分蘖增加,籽粒变长,类似于籼稻。对原种及两个变异进行了ISSR及RAPD分析,结果显示原种及两个变异在ISSR和RAPD的检测中多态性明显,分别为28.57%和45.98%。变异2的变异大于变异1;ISSR检测中原种与变异1的平均绝对距离系数为0.030 3,与变异2的平均绝对距离系数为0.261 3。RAPD检测中原种与变异1的平均绝对距离系数0.084 5,与变异2的平均绝对距离系数为0.416 7。研究结果表明:高静水压可以对高等植物的种子进行诱变,产生在表型上及DNA分子水平上均可稳定遗传的变异。研究结果首次从DNA分子水平上证明高静水压处理可以产生变异。继各种化学制剂、各种射线诱变等方法之后,高压不失为一种行之有效的新诱变方法。
长时相干效应与分形布朗运动
王克钢, 龙期威
[摘要](8061) PDF(901)
摘要:
我们研究了阻尼布朗粒子,在具有幂律长时相干C(t)~t-(01,12)的无规涨落力作用下的运动情况。我们发现它是作分形布朗运动,而不是作普通的布朗运动,而且,找出了分形布朗运动的有效Fokker-Planck方程,以及相应的精确解。于是第一次把长时相干效应和分形布朗运动建立了定量的联系。
高压下岩盐矿和单斜结构AgCl的电子行为
王佐成, 车立新, 李岩, 崔田, 张淼, 牛英利, 马琰铭, 邹广田
[摘要](7684) PDF(900)
摘要:
利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,计算了AgCl在高压下的结构行为和电子性质,交换关联函数采用广义梯度近似(GGA)。通过比较焓随压力的变化关系,从理论上确定了AgCl从岩盐矿结构相变到单斜结构的转变压强。预测了这两种结构在布里渊区中的价带顶和导带底的位置,结果表明:盐岩矿和单斜结构的AgCl都是具有间接带隙的半导体。还计算了这两种结构的带隙和电子态密度随压强的变化情况,发现在这两种结构相变之前都不会发生金属化转变。电荷转移研究发现,随着压强的增加,Ag原子和Cl原子之间成键的共价性增强,离子性减弱。
平面一维应变电炮加载技术研究
王桂吉, 赵剑衡, 唐小松, 谭福利, 吴刚, 刘海涛, 匡学武
[摘要](7470) PDF(900)
摘要:
在分析电炮加载装置放电回路的基础上,探讨了电炮装置的设计原则。根据所提出的设计原则,设计和建立了一门储能14.4 kJ的电炮装置。实验测试结果表明,其性能参数诸如回路电感小于40 nH、放电周期7 s、飞片平面度小于40 ns、初始电流上升陡度达750 GA/s。与国内外的同类型装置的参数相比较,该电炮装置达到了较高水平,具有较好的性能。在此基础上,提出了获得平面一维应变加载对电炮装置的一般要求。
超高速碰撞微波辐射强度测量
马平, 柳森, 黄洁, 石安华, 苗俊刚
[摘要](7715) PDF(898)
摘要:
针对超高速碰撞物理现象研究需要,为了确认超高速碰撞过程中的电磁辐射信号能作为超高速碰撞产生的可探测物理量之一,利用研制的8 mm微波辐射计在中国空气动力研究与发展中心FD-18A超高速碰撞靶开展了超高速碰撞过程中的微波辐射强度测量初步试验研究。对试验测量方案进行了介绍,获得了弹丸超高速撞击半无限铝靶和半无限铜靶时产生的微波辐射强度测量试验结果。弹丸为直径5 mm 的LY12铝球,撞击速度1.98~4.3 km/s,撞击角为0,结果表明:在本试验条件下,超高速碰撞产生了明显的微波辐射强度,材料的不同导致碰撞过程中产生的微波辐射强度差别较大。
标准圆筒试验技术与数据处理方法研究
孙占峰, 李庆忠, 孙学林, 吴建华, 汤铁钢
[摘要](7814) PDF(897)
摘要:
对标准圆筒试验技术与数据处理方法进行了深入研究,在狭缝扫描实验中建立了新型、高效的照明技术、底片判读方法以及数据处理方法,得到了精度高、信息丰富的圆筒壁质点上的位移、速度、加速度和比动能结果。同时,通过VISAR技术直接测量了圆筒外表面径向膨胀速度-时间曲线,进而积分得到位移-时间曲线,与狭缝扫描结果相互印证和补充,进一步提高了测试可靠性。
球弹丸超高速碰撞双层板防护结构撞击极限分析
丁莉, 张伟, 庞宝君, 李灿安
[摘要](7521) PDF(895)
摘要:
防护结构的撞击极限是空间防护领域的重要研究内容。基于对理想弹塑性薄板的分析,得到了双层板结构的撞击极限方程。所得方程适用于球形弹丸超高速正撞击双层板结构的情况,分析时采用了Rayleigh-Ritz法及Tresca屈服准则。为验证方程的有效性,对实验进行了预报分析,并且与已有的经验方程的撞击极限曲线进行了对比。结果发现,方程预测结果的准确率为80%,且所得的撞击极限曲线与已有的经验方程曲线吻合得很好。
高温高压条件下液态氧的声速及弹性系数研究
李敏, 崔启良, 李芳菲, 周强, 武晓鑫, 邹广田
[摘要](3998) PDF(894)
摘要:
采用布里渊散射技术和金刚石对顶砧高压装置,对液态氧进行了高温高压实验研究。入射光采用波长为532 nm的单纵模二极管泵浦固体激光源,布里渊光谱由3+3通道法布里-珀罗干涉仪收集。采用电阻丝外加热方法产生高温,用四柱型金刚石对顶砧压机产生高压。分别在背向散射和60对称散射配置下,研究了温度在298、367和423 K下液态氧的声速及弹性系数随压力的变化关系,实验的最高温度和压力为423 K、8.9 GPa。结果表明,通过实验测量所得到的声速值与理论计算值较接近,并发现在2.3~4.9 GPa的压力范围内,温度由298 K升高到367 K时,弹性系数并没有明显的减小,认为在这个压力范围内,当温度升高时,液氧的体积不膨胀,即基本保持不变。
弹丸超高速撞击铝靶成坑数值模拟
张伟, 马文来, 马志涛, 庞宝君
[摘要](7387) PDF(894)
摘要:
低地球轨道的各类航天器易受到微流星体及空间碎片的超高速撞击,损伤航天器飞行关键系统,进而导致航天器发生灾难性的失效。微流星体及空间碎片防护结构设计,是航天器设计的一个重要问题。采用AUTODYN软件进行了弹丸超高速正撞击及斜撞击铝靶成坑的数值模拟,给出了二维及三维模拟结果。研究了弹丸密度、弹丸形状、板厚度、弹丸速度、弹丸直径和弹丸撞击入射角等对靶成坑的影响。模拟结果同实验结果进行了比较,模拟的成坑形状和特征尺寸同实验相吻合。验证了数值模拟方法的有效性。
利用光分析方法测量液态CO多次冲击Hugoniot状态方程
郑雪萍, 刘福生, 张明建, 陈先猛, 孙悦
[摘要](7701) PDF(892)
摘要:
结合液氮低温靶技术和光分析方法同时测量液态CO样品的第一、二、三次冲击Hugoniot状态方程,分别在19、60和71 GPa获得3个数据点。样品体积的最大压缩度达到3.5倍,比文献发表的一次冲击最大压缩度提高20%以上。体积测量值比分子流体微扰变分理论的计算结果偏低20%以上,体积发生明显软化现象归因于CO分解反应所致。详述了多次冲击过程的光分析测量方法,该方法应用于其它分子流体可将其物态方程的实验数据点延伸到更高压力和更宽的压缩范围。
一种计算固体冷能、冷压和结合能的新方法
冉宪文, 汤文辉
[摘要](7853) PDF(892)
摘要:
给出了利用Hugoniot参数计算材料冷能、冷压和结合能的一种新方法,对52种纯元素单质固体材料的计算表明,该方法的计算误差较小,对计算碱金属等外层电子数较少的材料效果尤佳。利用文中给出的冷能、冷压公式,计算出的铝、铜、银和锌等材料的冲击绝热线与实验数据符合得非常好。
冲击加载下PZT-95/5陶瓷铁电-反铁电相变实验研究
刘高旻, 谭华, 袁万宗, 王海晏, 张毅
[摘要](7677) PDF(892)
摘要:
用石英计测量了PZT-95/5陶瓷在冲击波作用下发生铁电-反铁电一级相变时产生的双波结构,相变起始压力约为0.5 GPa。对不同状态下的PZT-95/5陶瓷材料进行了扫描电镜电畴分析,结果表明,在该压力区域陶瓷发生了铁电-反铁电相变。
0212型Ca3Cu2O4+Cl2-y化合物高温高压合成与研究
杨达晓, 刘清青, 高伟波, 于文, 李凤英, 靳常青
[摘要](7541) PDF(890)
摘要:
利用顶角氧掺杂机制,即以二价氧部分替代顶角一价氯,用Ag2O做氧源,在高温高压下制备了单相的Ca3Cu2O4+Cl2-y样品。X射线衍射分析发现,随着Ag2O含量的增加,Ca3Cu2O4+Cl2-y样品的晶格常数a逐渐变小,c逐渐增大,体现了空穴掺杂的本质。进行了电阻率和磁化率测量,没有发现超导性,可能是空穴载流子没有达到合适的浓度所致。
高温高压下硬水铝石状态方程研究
李明, 李立新, 杨伍明, 张培峰, 高春晓, 贺春元, 郝爱民, 李延春, 李晓东, 刘景,
[摘要](7665) PDF(887)
摘要:
在金刚石压砧装置上,用氧化铝膜作绝热层,借助同步辐射和双面激光加温系统,分析了硬水铝石在高温高压下的结构变化,并分别用理论和实验的方法得出了其结构参数,得到了样品在不同压力温度下的体模量。这对于人们认识和研究地壳结构和地球内部物质的演化具有重要意义。研究发现,在常温和高温时其压缩率有明显不同,在高温高压范围内,其晶格常数和晶胞体积的变化非常接近样品在高压常温下的情况;而在高温低压范围内,情形和常温时有较大差别。在实验过程中并没有发现相变的产生。
CdSe在高压下的电学性质及相变
贺春元, 高春晓, 李明, 郝爱民, 黄晓伟, 于翠铃, 张冬梅, 王月, 邹广田
[摘要](7188) PDF(887)
摘要:
利用在金刚石压砧上集成的微电路,原位测量了CdSe多晶粉末在温度为300~450 K、压力达到23 GPa时电阻率随温度和压力的变化关系。实验结果表明:在加压过程中,电阻率在2.6 GPa压力时出现的异常改变,对应着CdSe从纤锌矿向岩盐矿结构的转变,而在6.0、9.8、17.0 GPa等压力处出现的电阻率异常,则是由CdSe中的电子结构的变化所引起的;在卸压过程中,只在约14.0和3.0 GPa压力下观察到了两个电阻率异常点。通过对电阻率随压力变化曲线的模拟,得出了CdSe高压相的带隙随压力的变化关系,据此预测CdSe金属化的压力应在70~100 GPa之间。变温实验结果表明,在实验的温度和压力范围内,CdSe的电阻率均随温度的增加而升高。
硅橡胶的动态压缩实验和力学性能研究
赵习金, 卢芳云, 林玉亮
[摘要](7902) PDF(887)
摘要:
对一种改性硅橡胶材料进行了高应变率动态压缩的实验测试。实验结果表明,这种硅橡胶材料具有很强的应变率敏感性;在室温和高应变率下,表现出典型的聚合物粘弹性特性。实验中应用了入射波整形技术保证试样中的应力平衡及常应变率加载。利用石英晶体监测了试样两端的应力平衡,并应用石英测试技术测量了微弱的透射信号。
高应变率下材料行为的分子动力学研究
于万瑞
[摘要](2479) PDF(886)
摘要:
本文用分子动力学方法研究了高应变率下晶体材料的力学行为。在冲击加载下,晶体材料中产生了位错和塑性变形。在强冲击时还可出现相变变化。在讨论应变率变化时,获得了屈服强度随应变率增大而增高的结果。
压缩CO2中聚合物玻璃化转变温度的实验研究
李志义, 孟庭宇, 刘学武, 王轶, 胡大鹏
[摘要](7517) PDF(885)
摘要:
玻璃化转变温度(Tg)是聚合物重要的特性参数,压缩CO2环境中聚合物的玻璃化转变温度的测定,更是超临界流体技术在聚合物科学领域中成功应用的前提条件。根据蠕变柔量实验原理,自建一套测定高压环境下玻璃化转变温度的实验装置。利用该装置对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在大气中及压缩CO2环境中的Tg进行了测定。设定实验的平衡吸附温度为室温,平衡吸附压力范围分别为:PET,0~3.5 MPa;PS,0~11.0 MPa;PVC,0~9.0 MPa;PMMA,0~4.5 MPa。在大气中测定的结果与文献中的结果相吻合,表明所设计的实验方法及实验装置是可靠并有效的,可用于高压环境下聚合物的玻璃化转变温度的测定。从压缩CO2中的聚合物Tg测定结果可以看出,CO2对聚合物具有较明显的溶胀、增塑作用,可显著降低聚合物的Tg。
超高压处理对荔枝果肉中两种酶和可溶性蛋白的影响
黄丽, 孙远明, 潘科, 陈柏暖, 梁棣文, 谌国莲, 余红英
[摘要](7843) PDF(884)
摘要:
为了研究超高压处理对荔枝果肉中过氧化物酶(POD)、果胶甲基酯酶(PME)及可溶性蛋白含量的影响,将荔枝(淮枝品种)果肉在100~400 MPa压力、10 ℃温度条件下处理30 min,采用分光光度法测定果肉中POD、PME的活性,用天然凝胶电泳法以及活性染色法测定POD、PME同工酶的变化,用SDS凝胶电泳法测定果肉中可溶性蛋白含量。结果表明:100~200 MPa超高压处理使荔枝果肉中POD活性上升且出现新的同工酶,300~400 MPa超高压处理则使其活性降低且新出现的同工酶消失;100 MPa压力处理使荔枝果肉中PME活性上升且出现新的同工酶,200~400 MPa超高压处理则使其活性降低且新出现的同工酶消失;100 MPa超高压处理使荔枝果肉中可溶性蛋白含量有所增加,而在200~400 MPa压力处理下其含量持续下降。
药型罩初始孔隙度对聚能射流行为的影响
李如江, 沈兆武, 王凤英
[摘要](7822) PDF(883)
摘要:
多孔材料药型罩由于其可压缩性,在压垮之前受炸药爆炸冲击压缩作用而使温度升高,为延迟射流的断裂时间提供了可能,估算了多孔材料药型罩压垮之前的冲击温升,并结合脉冲X光摄影研究了孔隙度对射流行为的影响。测试结果表明,一定的孔隙度范围内,射流的韧性随着孔隙度的增加而提高,射流直径随孔隙度的增加而变细。
用EPR方法研究人造金刚石中杂质氮
詹瑞云, 唐功本, 刘雅言, 刘桂珍, 徐杰, 孙万明
[摘要](2894) PDF(882)
摘要:
本文用电子顺磁共振(EPR)方法,研究人造金刚石中氮的电子结构。提出用自旋浓度来表征氮含量的方法,并对不同方法制得的金刚石进行测定。