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摘要:
为了研究钢筋混凝土墙在冲击荷载作用下的动态响应,借助ANSYS/LS-DYNA建立钢筋混凝土墙的有限元模型。冲击体质量为2 t,冲击速度为3 m/s,分析了轴压比、墙宽和边缘构件对钢筋混凝土墙抗冲击性能的影响。在此基础上,分析了墙体在极限荷载作用下经历的3个阶段,提出了一种在极限荷载作用下墙体破坏失效的判别准则;利用所提出的判别准则分析了在极限荷载作用下轴压比、墙宽和边缘构件的影响。结果表明:在一定范围内,随着轴压比的增加,墙体抗冲击性能提高,有轴压的墙体损伤区域较为集中;增加墙宽和加入边缘构件均能有效增强墙体的抗冲击性能;在极限荷载作用下,冲击质量一定时,随着轴压比的增加,结构破坏失效所需的冲击能变小。
摘要:
高熵合金具有传统合金无法比拟的高强度、高硬度和高耐磨耐腐蚀性,具有广阔的应用前景。为研究AlCrFeCuNi高熵合金(High Entropy Alloy, HEA)在轴向载荷作用下的力学性能,采用分子动力学方法,模拟高熵合金的实验制备过程并建立原子模型,研究温度和Al的含量对AlCrFeCuNi高熵合金力学性能的影响,从材料学角度分析了变形过程及其具有高塑性的原因。模拟结果表明,AlCrFeCuNi高熵合金在拉伸载荷作用下依次经历弹性、屈服、塑性3个变形阶段。在屈服阶段,开始出现孪晶和层错,孪晶和层错的产生和生长是合金产生不均匀塑性变形的主要原因之一。高熵合金的杨氏模量和屈服应力随着Al含量的增加近似线性降低,同时具有很强的温度效应,温度越低,Al含量越小,其杨氏模量和屈服应力的下降幅度越大。
GYWLXB-06ML 目录
2019, 33(6): 1-2.  
摘要:
高压地球与行星科学专题
摘要:
硅(Si)被认为是地球内核的主要轻元素,但其在内地核中的含量仍然存在争议。为了探索内地核中Si的含量,应用第一性原理方法对Fe-3.24%Si(Si的质量分数为3.24%)进行了研究。构造了4种Fe-3.24%Si的超晶胞,研究了不同的晶胞大小和自旋对优化结构的影响。结果表明:在100 GPa以上,自旋对Fe-3.24%Si的密度无影响;而在100 GPa以下,考虑自旋时的计算结果更接近实验值。基于0 K下的声速、状态方程和相关热力学参数,计算了Fe-3.24%Si在内地核条件下的密度和声速。研究发现:Fe-3.24%Si的密度低于纯铁的密度,略高于内地核的密度;纵波声速及剪切波声速与纯铁的声速很接近,但均明显高于内地核声速,因此排除了内地核含有大量Si元素的可能性。
摘要:
利用激光加温金刚石对顶砧技术模拟下地幔温压条件(36~88 GPa, 1 850~2 800 K),探索了碳与含铁的(Mg,Fe)SiO3布里奇曼石的相互作用过程。同步辐射X射线衍射实验表明,(Mg,Fe)SiO3布里奇曼石与碳在大于42 GPa、2 000 K的温压条件下发生了氧化还原反应,即(Mg,Fe)SiO3布里奇曼石中的二价铁(Fe2+)被单质碳还原成金属铁(Fe0);而在较低的温压条件下,布里奇曼石中的Fe2+可以稳定存在。该结果表明,在下地幔深部的温压条件下,CCO缓冲的氧逸度值比IW缓冲更低,热力学计算结果也证实了这一结果。实验结果为地幔深部氧化还原条件的不均一性和局部极端还原状态的出现提供了解释。
摘要:
以圣卡洛斯(San Carlos)单晶橄榄石为研究对象,结合交流阻抗谱和金刚石对顶砧(DAC)技术,在300 K、0~19 GPa条件下对其电导率的各向异性进行系统研究。压力标定根据红宝石荧光谱线的漂移以及硅油的拉曼光谱。实验结果表明:在300 K、0~19 GPa条件下,橄榄石[100]方向上的电导率最大,从3.8×10–8 S/m增加到9.0×10–8 S/m,[010]与[001]方向上的电导率接近,约为[100]方向电导率的1/2~1/3;橄榄石电导率随着压力线性增加,其中[100]方向的电导率随着压力变化的斜率最大。在室温条件下,橄榄石主要的导电机制是小极化子导电,且具有负的活化体积。研究结果表明,在含水量较低的上地幔区域,随着深度增加,压力效应可能导致电导率横向和纵向的不均一性增强。
摘要:
石榴子石是上地幔和地幔转换带的重要成分,掌握其高温高压下的物性演化特征对了解地幔物质组成、结构以及动力学过程具有重要意义。为此,利用第一性原理计算了0~16 GPa压力下铝系列和钙系列常见的6种榴石(镁铝榴石、铁铝榴石、锰铝榴石、钙铬榴石、钙铝榴石和钙铁榴石)的晶体结构和弹性性质。结果表明:铝系列榴石的晶胞体积小于钙系列榴石;除镁铝榴石外,铝系列榴石的密度高于钙系列榴石。在石榴子石压缩过程中,多面体体积变化率由大到小依次为[XO8]十二面体、[YO6]八面体、[SiO4]四面体,且变化率之比接近3∶2∶1,表明石榴子石的压缩机制主要受其结构中的十二面体控制。键角方差的变化表明:高压可以使钙系列榴石的四面体和八面体变得更加规则;而铝系列榴石则与其不同,高压下铝系列榴石的四面体变得更加不规则。研究发现:石榴子石的体弹模量随着铁铝榴石含量的增加而增大,随着钙铬榴石和钙铝榴石含量的增加而减小;而剪切模量则随着钙铝榴石含量的增加而增大,随着铁铝榴石和钙铬榴石含量的增加而减小。除镁铝榴石外,铝系列榴石的波速整体小于钙系列榴石。通过计算结果发现,石榴子石及其固溶体的波速在410 km附近与地球典型波速模型有交点,证明了石榴子石是地幔中的重要组分,且不同组成的石榴子石及固溶体的存在可能对地球地幔的波速结构产生重要影响。
摘要:
羟碳铈矿是一种重要的含水稀土氟碳酸盐矿物,了解其高压下的物理性质对于探讨氟和水的存在对碳酸盐矿物物性的影响具有重要意义。运用金刚石压腔(DAC)技术与激光拉曼光谱,在室温下原位开展了羟碳铈矿的高压拉曼光谱学研究。结果显示,在常压下由[CO3]2–振动引起的拉曼峰共有6条:面内弯曲振动引起的拉曼峰位于604、742 cm–1,对称伸缩振动引起的拉曼峰位于1 083、1 096和1 103 cm–1,而1 430 cm–1属于非对称伸缩振动;由[OH]振动引起的拉曼峰有6条,分别位于3 174、3 197、3 290、3 345、3 526和3 648 cm–1。随着压力的增加(0~30 GPa),未发现拉曼峰的消失或新拉曼峰的出现,表明在测试压力范围内羟碳铈矿未发生相变。拉曼峰均往高波数偏移,其位移与压力呈现良好的线性正相关关系,由[CO3]2–的面内弯曲振动引起的拉曼峰对压力的依赖系数最小,为2(0.06) cm–1/GPa,而基团外振动引起的拉曼峰对压力的依赖系数最大,为4.2(0.11) cm–1/GPa。对比无水碳酸盐高压下拉曼峰的位移,认为[OH]和F的存在导致羟碳铈矿高压下结构中[CO3]2–基团的振动模式对压力的依赖性发生变化,进一步影响到晶体高压下的各向异性。这为研究地球深部碳酸盐的高压物性行为提供了新的启示。
摘要:
利用金刚石压腔技术和原位同步辐射X射线衍射技术,对FeNiP(\begin{document}$P\bar 62m$\end{document})的压缩性进行了实验研究。常温下,FeNiP在0~23.4 GPa压力范围内保持\begin{document}$P\bar 62m$\end{document}结构不变。用Birch-Murnaghan状态方程对单位晶胞体积随压力的变化关系(p-V关系)进行拟合,得到:体积模量K0=153(2) GPa,体积模量微商\begin{document}$K'_0 $\end{document} = 5.7(2),零压下晶胞体积V0 = 101.6(1) Å3;或K0 = 167(1) GPa,\begin{document}$K'_0 $\end{document} = 4.0(固定值),V0 = 101.5(1) Å3。与Fe2P相比,FeNiP的体积模量更小,呈现出与Fe2P相反、与Ni2P相同的轴向压缩各向异性,据此探讨了Ni对(Fe,Ni)2P压缩性的影响。应用当前实验结果,估算了FeNiP、Fe2P、Fe3P、Fe2.15Ni0.85P和Fe3S在月球外核温压条件下的密度,通过与γ-Fe及月球外核密度的比较,得出Ni的加入会使“Fe-轻元素”体系的密度更接近月球外核密度,进一步阐释以多元合金体系(如Fe-Ni-S-P)为对象来研究行星核部物质组成更具合理性。
高压理论与计算
摘要:
基于量子理论和原子团簇理论,运用多体展开方法和第一性原理的从头算方法,提出了一种计算稠密惰性元素(氦、氖、氩和氪)原子结合能的新势函数,运用新公式研究了结合能对高压稠密惰性元素高压压缩特性的影响。此公式引入了一个物理参量\begin{document}$\beta $\end{document}(其值为0.5),使得势函数的表达形式更加简单、准确。对比结果表明,结合能的新势函数能够准确地描述多体相互作用对结合能的贡献,且平均相对误差在5%以内。结合能的新势函数对压缩特性的影响在当前实验压强范围内(氦60 GPa、氖238 GPa、氩114 GPa、氪128 GPa)做出了令人满意的描述,且与实验值及理论计算结果基本完全吻合,平均相对误差在3%以内。最后,以固氩的压强数据为例,验证了势函数的准确性。该势函数不仅适用于更宽密度和更高压强范围,而且对所有惰性元素原子各种状态的结合能、高压压缩特性、定容比热容、熔化曲线和弹性模量的研究具有重要的指导意义。
高压技术与新材料合成
摘要:
通过爆炸烧结法,采用不同粒度的W、Al混合粉末,成功制备了近乎致密的W-Al含能结构材料(ESM)。研究发现:冲击波压力是粉末致密化的主导因素,粉末粒径对烧结密度和微观结构的影响显著,W的粒径越小,颗粒团聚越明显,从而阻碍致密化,在致密块体中形成连续分布的W相。所制备样品的最大抗压强度和失效应变分别达到288 MPa和20%,材料的力学性能和断裂模式主要取决于连续相,Al相连续的ESM抗压强度低、塑性较好,呈轴向劈裂破坏;而W相连续的ESM则表现出脆性和高抗压强度,破坏模式为剪切破坏,与Al的低强度高塑性和W高强度脆性特性一致。
高压下物质动态响应
摘要:
在碰撞速度大于10 km/s的超高速碰撞问题中,弹体材料大部分发生液化、汽化,以现有技术手段对此类问题进行实验研究存在一定难度。为深入了解超高速碰撞过程中材料物相的演化规律,揭示不同密度、熔点的材料在超高速碰撞过程中的物相演化特征,采用物质点法,结合GRAY三相物态方程,对铜、镍、铝3种金属材料的超高速碰撞问题进行数值模拟研究,得到不同碰撞速度下弹体材料物相分布随时间变化曲线,并总结出材料特性和碰撞速度对物相演化的影响规律,为开展超高速碰撞等效实验提供参考。
摘要:
以一维应力波传播理论为基础,建立了3层金属泡沫材料受到刚性块撞击时的理论模型,研究了刚性块撞击3层泡沫圆杆时的动力响应过程,从理论上给出了刚性块在撞击过程中的速度衰减规律数值解。利用ANSYS/LS-DYNA分析了受刚性块撞击时塑性应力波在3层泡沫材料中的传播过程,比较了刚性块以及层间界面处节点速度的变化规律。通过对比有限元结果与理论结果发现:理论模型能够较好地预测冲击载荷下分层泡沫材料各界面的速度衰减规律;3层梯度泡沫材料比相同质量的单层均质泡沫材料具有更加高效的吸能和缓冲能力。由于理论假设忽略了反射波以及泡沫材料应变硬化效应的影响,理论解与有限元模拟结果之间存在一定的误差。
摘要:
为建立动态拉伸载荷作用下准脆性材料裂纹扩展路径的泛形表征,提出了一种非均匀准脆性材料动态裂纹扩展的泛形模型,计算得到的泛形裂面复杂度与已有实验数据吻合较好。结果表明:动态拉伸载荷作用下的裂纹扩展路径是泛形的,其复杂度随加载应变率的增大而减小,并与材料动态拉伸承载能力的空间随机分布无关,且随Weibull分布形状参数m的增加而减小。研究结果为分析动态拉伸载荷作用下准脆性材料的裂纹扩展机理即泛形表征提供了依据。
摘要:
半凹角蜂窝结构因其零泊松比特征,具有独特的变形方式。将其与传统正泊松比(正六边形)蜂窝以及负泊松比(凹角)蜂窝在面内冲击荷载作用下的抗冲击性能进行对比分析,揭示出零泊松比效应对动力学性能的影响。在给定胞元几何参数(长细比)的情况下,分析了3种蜂窝构型在不同冲击速度下的变形特征,得出半凹角蜂窝的零泊松比特性使结构的局部变形带以“I”型为主。根据一维冲击波理论,推导出半凹角蜂窝的平均抗压强度理论公式,与有限元结果进行对比,验证了该方法的有效性。数值结果表明,半凹角蜂窝的抗冲击性能介于正六边形蜂窝和凹角蜂窝之间。通过在半凹角蜂窝内部增加直杆,设计出一种新型零泊松比蜂窝,进一步提高了蜂窝结构的抗冲击性能,可为其他结构优化设计提供一定的理论参考。
摘要:
为了研究双层夹胶玻璃(LG)在冲击荷载作用下的裂纹扩展规律,采用零厚度固有型内聚力单元裂纹扩展方法建立了球形锤头冲击下两边支撑的LG动力响应的计算模型,内聚力单元使用最大主应力失效准则,探讨玻璃罚刚度K值和厚度对裂纹形成路径、范围和数量以及下面板位移的影响。结果表明:(1)冲击荷载作用下,上玻璃板中心首先产生大量细小裂纹和玻璃颗粒,随后径向裂纹不断向外扩展,同时产生大量环向裂纹;(2)随着玻璃K值的增加,LG裂纹扩展范围缩小、数量减少,下玻璃板中心位移减小;(3)随着玻璃厚度的增大,LG裂纹范围缩小、数量减少,下玻璃板中心位移减小。研究结果为LG抗冲击设计和安全防护提供了直接依据。
摘要:
超高速撞击过程伴随着复杂的物理过程。为分析杆式圆柱形钨合金弹超高速撞击薄钢靶时的物理过程,采用AUTODYN/SPH数值仿真计算方法获得了撞击过程模型及每个光滑粒子流体动力学信息,并通过广度搜索破片识别程序识别每个破片所含粒子,利用MATLAB编程对破片粒子数据信息进行统计分析,获得弹靶撞击过程的变化特性、弹靶破片数量、相关能量随撞击时间的变化规律。通过分析发现:随着弹体撞击速度的增加,剩余弹体被严重侵蚀,且弹体能量损耗增加,弹体损失的能量主要转变为弹靶破片动能;计算得到了撞击20 \begin{document}${\text{μ}}{\rm{s}}$\end{document}时的能量损耗直方图,同时分析了发生撞击时靶板的能量变化过程,并简要描述了该过程。
摘要:
为提高射流侵彻性能,根据聚能射流装置的射流形成特点,设计了爆炸复合铝铜金属体作为药型罩的聚能射流装置。此装置依据已有的锥角为42°的聚能装药紫铜药型罩改进而来。利用LS-DYNA软件中的MMALE多物质算法,对此装置的射流形成、侵彻金属靶体全过程进行数值模拟。在保持装药量不变的情况下,计算了当铝铜药型罩锥角分别为36°、38°、40°和42°时的射流形成及侵彻过程。结果表明:射流头部速度随着铝铜药型罩锥角的减小而增大;且锥角为38°时射流穿深最大。相比单纯金属铜药型罩情况,射流头部速度提高了13.2%,侵彻深度提高了14.5%。
摘要:
针对3种不同铺层的碳纤维复合材料层合板,设计了开放式爆炸加载实验,研究不同的炸药质量和爆炸距离下层合板的动态力学行为。基于两台高速相机,搭建了高速三维变形场的实验测量系统,记录层合板在爆炸作用下动态变形过程。通过三维数字图像相关方法(3D-DIC)软件计算得到层合板在冲击波作用下的动态位移场和应变场。研究发现:层合板在弱冲击波作用下只发生弹性变形,正交铺层和准均质铺层均表现出良好的抗冲击能力;在强冲击波作用下层合板会产生分层、基体开裂、纤维断裂等形式的损伤,铺层顺序对损伤形式有很大影响。
高压科学应用
摘要:
为了系统地研究铝氧比对含铝炸药水下爆炸载荷及能量输出结构的影响,在验证数值模型有效性的基础上,针对铝氧比分别为0、0.16、0.36、0.63的RDX基含铝炸药,利用耦合欧拉-拉格朗日方法模拟了其水下爆炸连续的全过程,考虑了冲击波载荷和气泡载荷之间的耦合作用,从冲击波、气泡和能量输出结构三方面对影响效应进行评估。计算结果表明:随着铝氧比的增大,含铝炸药水下爆炸冲击波衰减时间常数、冲击波冲量、气泡脉动周期、气泡最大半径以及比气泡能都增大;铝氧比为0.36时,冲击波峰值压力、冲击波能流密度和比冲击波能达到最大。铝粉的加入对气泡能的提高相对于冲击波能更加显著。
摘要:
为了研究Q235钢多层板的抗侵彻性能,进行了直径为9.45 mm的钨合金球形破片侵彻7.2 mm和(3.6+3.6)mm厚Q235钢双层板试验,获得了相应的弹道极限。在此基础上,建立数值仿真模型,研究了钨合金球侵彻接触式等厚3层、4层、5层、6层板的弹道极限。通过量纲分析方法,分析了分层数对靶板弹道极限的影响。结果表明:对于球形破片,总厚度为7.2 mm的等厚双层板的抗侵彻性能高于单层板;当分层数大于2时,接触式多层等厚靶板的弹道极限随着层数的增加而减小,即分层数越多,靶板的抗侵彻性能越低,通过量纲分析方法得到了靶板分层数与破片弹道极限的关系。研究结果可为未来装甲防护设计提供一定的参考。
摘要:
为了研究在冲击作用下烧结和未烧结工艺对活性破片的动态力学性能和反应性能影响,分别使用分离式霍普金森压杆和落锤加载装置对两种工艺的活性破片进行加载,并且对两种实验结果进行了对比。研究结果表明:烧结后的活性破片具有较好的力学性能,并且两种材料都具有明显的应变率效应,动态屈服强度约为静态屈服强度的2.8~3.3倍;落锤加载下烧结后的活性破片更容易发生反应,发生反应的临界落高为1.15 m。研究结果能够反映该材料的力学性能和反应性能。
摘要:
采用试验与数值模拟相结合的方法,研究了爆炸驱动下亚毫米级WC颗粒群的飞散特性及其影响因素。首先对重金属嵌层碳纤维复合材料(CFRP)壳体开展静爆试验研究,测得距爆心一定距离处颗粒速度;然后基于离散元方法(DEM),依据实体情况对WC颗粒层的颗粒进行无序建模与数值模拟,分析了颗粒无序排列时不同颗粒、装填比及长径比对颗粒速度的影响规律。结果表明:在相同装填比下,颗粒粒径越大,单个颗粒所获得的速度越小;端部附近内外层颗粒速度相同,相对轴向位置X/L=0.62附近速度差最大;长径比在0.5~1.5范围内时,随着长径比的增加,颗粒的速度及速度差增大,起爆端相对于非起爆端颗粒速度增加较小。
摘要:
动力电池的安全性是制约电动汽车快速发展的重要因素之一。以圆柱形18650动力锂离子电池为研究对象,分别从径向和轴向对不同荷电状态的单体电池进行压缩加载实验,研究了锂离子电池在载荷作用过程中的力学响应、电压变化、温度变化以及失效破坏模式。结果表明:荷电状态、加载速度以及加载方向的不同都会对锂离子电池的安全性能产生一定的影响。电池在发生较大变形时会出现电解液泄漏和瞬间短路现象,短路后电池的温度在短时间内会急剧升高。在径向压缩实验中,当荷电状态较高、加载速度较快时,电池在发生变形后会出现爆炸喷火等剧烈的热失控现象。研究锂离子电池在受到外载荷作用时的机械完整性对汽车的安全性设计具有十分重要的意义。
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](4291) PDF(17237)
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。
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](4861) PDF(1878)
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。
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](4127) PDF(1502)
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。
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](6051) PDF(1377)
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。
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](4504) PDF(1139)
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。
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](4465) PDF(1127)
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](4945) PDF(1104)
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。
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](4837) PDF(1085)
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。
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](4704) PDF(1072)
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。
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](5030) PDF(1038)
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](4601) PDF(1029)
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。
论VLW状态方程
龙新平, 何碧, 蒋小华, 吴雄
[摘要](4480) PDF(1009)
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。
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](4647) PDF(1006)
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。
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](5176) PDF(1003)
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。
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](7147) PDF(996)
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。
爆轰产物JWL状态方程应用研究
赵铮, 陶钢, 杜长星
[摘要](5395) PDF(996)
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。
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](4494) PDF(993)
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。
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](5652) PDF(983)
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。
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](4603) PDF(982)
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](4681) 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。
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](4619) PDF(976)
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。
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](4440) PDF(975)
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。
二级轻气炮超高速弹丸发射技术的研究
王金贵
[摘要](6416) PDF(972)
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。
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](4326) PDF(971)
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](4325) PDF(970)
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。
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](4426) PDF(968)
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](4244) PDF(966)
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。
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](4618) PDF(964)
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。
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](4486) PDF(963)
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。
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](4414) PDF(946)
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](4788) PDF(942)
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。
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](4507) PDF(940)
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。
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](4702) PDF(931)
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。
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](4065) PDF(928)
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。
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](4937) PDF(925)
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。
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](4500) PDF(922)
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。
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](4289) PDF(917)
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。
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](4466) PDF(915)
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。
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](4731) PDF(913)
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。
分形图形周界和面积的关系
龙期威
[摘要](4446) PDF(912)
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。
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](4182) PDF(906)
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。
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](4297) PDF(905)
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。
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](4098) PDF(904)
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。
固体热膨胀系数与压强关系的一个近似公式
严祖同
[摘要](5031) PDF(903)
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。
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](4473) PDF(902)
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。
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](4146) PDF(902)
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。
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](4342) PDF(901)
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。
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](4456) PDF(901)
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。
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](4609) PDF(901)
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。
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](4308) PDF(896)
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。
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](4302) PDF(896)
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。
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](4204) PDF(892)
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。
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](4175) PDF(891)
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。
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](4269) PDF(891)
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](4319) PDF(888)
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。
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](4196) PDF(888)
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。
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](4509) PDF(886)
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。
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](4336) PDF(884)
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。
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](4123) PDF(883)
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。
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](4595) PDF(881)
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。
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](4285) PDF(880)
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。
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](4531) PDF(880)
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。
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](4485) PDF(880)
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](4652) PDF(878)
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。
压力对六角密堆结构金属锂弹性的影响
陈长波, 崔田, 刘志明, 邹广田, 韦孟伏, 陈长安
[摘要](4272) PDF(878)
摘要:
采用密度泛涵理论第一原理赝势方法,利用应力和应变的关系计算了压力下六角密堆结构金属锂的弹性常数。计算结果显示,C12、C13随着压力的增加而线性增加,而压力对C44和C66的影响并不大。在各个压力点C33值都要比C11的值大,表明金属锂在z方向的硬度要比x、y方向的硬度大。还发现在理论预测的结构相变区域,C11和C33有一个跳跃。通过对压缩波各向异性参数p和剪切波各向异性参数s1、s2的计算发现,零压下p=1,并且高压下p值也接近1,表明压缩时金属锂表现出各向同性。s1、s2值远离1,并且随着压力的增加这种远离趋势不断增强,表现很强的剪切弹性各向异性。还讨论了压力对Cauchy关系和相对弹性常数的影响。
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](4163) PDF(876)
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。
高应变率下硅橡胶的本构行为研究
林玉亮, 卢芳云, 卢力
[摘要](4327) PDF(872)
摘要:
硅橡胶是一种高分子聚合物,可以承受大变形,用途广泛。利用改进的分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术,对硅橡胶试样进行了不同应变率下的冲击压缩实验,基于实验数据,利用应变能函数构建了考虑应变率效应的材料本构形式。同时,实验过程中发现,在高应变率加载条件下,材料在压缩变形后出现了损伤线区,线区直径与加载应变率及试样尺寸之间存在一定的定量关系。
铝、铜、铅压力熔化曲线的研究
郑伟涛, 张瑞林
[摘要](4348) PDF(870)
摘要:
本文应用Vinet等人提出的温度T时的普适状态方程(UEOS),结合Guina等人提出的金属熔化模型,给出了计算金属的压力熔化曲线的方法,并就典型金属Al、Cu、Pb进行了实际计算,计算结果与实验符合较好。
三维弹塑性流体力学自适应欧拉方法研究
刘军, 何长江, 梁仙红
[摘要](4256) PDF(870)
摘要:
研究了三维多介质弹塑性流体力学欧拉数值方法的网格自适应技术,编制了可计算多介质弹塑性流体力学问题的三维自适应欧拉程序,解决了计算弹塑性问题时应用网格自适应方法所遇到的一系列关键问题,如网格细分和合并规则,父网格或子网格物理量的填充,幻影网格的选择、填充及存储方案,插值函数的选择及如何选择时间步长等问题。给出了侵彻、爆轰等弹塑性问题的数值算例,验证了方法的有效性。
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](4121) PDF(869)
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。
多介质流动数值计算中的界面处理方法
张学莹, 赵宁, 王春武
[摘要](4492) PDF(868)
摘要:
求解Riemann问题得到界面接触间断的流动状态,并以此构造带状区域的虚拟流体状态,对于多维问题设计了一种方便有效的算法。同时求解耦合的守恒形式欧拉方程组和非守恒界面捕捉方程,并用Level-Set函数捕捉界面,数值计算采用高分辨率MWENO格式。最后对可压缩多介质流动问题进行了数值模拟。
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](4356) PDF(866)
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。
对爱因斯坦模型的修正及考虑热效应的三个通用状态方程
张超, 孙久勋, 田荣刚, 李明
[摘要](4295) PDF(866)
摘要:
对固体考虑热效应的爱因斯坦模型进行了修正。指出考虑热效应的通用状态方程中不应该包含零点振动项,方程参数不应该直接取为参考温度下的实验值VR,BR,BR和GR,而应该取为零温下的数值V0,B0,B0和G0;提出了一种从VR,BR,BR和GR求解V0,B0,B0和G0的方法。将提出的方法应用于三个典型的通用状态方程,包括Baonza、mMNH和Vinet方程。数值结果表明,利用相同的实验参数对三个方程解出的参数,以及预测的零压和低压下的热物理性质差异很小,而且都与实验数据符合很好。这些结果表明,在零压和低压下预测热物理性质的精确度不足以用来判断各种通用状态方程的适用性。
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](4220) PDF(866)
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。
固支方板对水中爆炸作用的动态响应研究
吴成, 金俨, 李华新
[摘要](4207) PDF(866)
摘要:
分析研究了在装药水中爆炸产生的强冲击载荷作用下固支方板的塑性动力响应过程。通过对水中爆炸理论和板的大变形理论分析,应用能量原理和Lagrangian函数,推导出反映固支方板在冲击载荷作用下变形的最终挠度的解析解。水中爆炸对固边方板破坏的实验在自制的水箱中进行。对不同的装药重量和炸距情况下方板的变形情况进行了理论计算,并对实验结果和误差来源进行了分析。实验结果和理论结果具有较好的一致性。
卵形头部弹丸侵彻混凝土的研究
周宁, 任辉启, 沈兆武, 何祥, 刘瑞朝
[摘要](4297) PDF(864)
摘要:
用头部曲率半径为4.0、直径100 mm、质量为25 kg的卵形弹丸对混凝土进行侵彻实验,并测试了炮膛内和侵彻过程中弹丸的加速度时程曲线。实验用混凝土靶的抗压强度为35 MPa,密度为2 450 kg/m3,有3 m3 m3 m和2 m2 m2 m两种尺寸。测试弹丸发射和侵彻过程加速度的记录系统刚性固结于弹丸内部。弹丸侵彻初速在310 m/s至632 m/s之间,弹丸的峰值过载在12 000 g到22 000 g之间。实验后将测试的侵彻深度、侵彻过程弹丸的加速度时程曲线与用Forrestal 的理论模型计算得到的结果进行了比较分析。实验结果对认识侵彻的整个过程和相关弹药的设计有重大意义。
超高压处理对多酚氧化酶活性的影响
曾庆梅, 潘见, 谢慧明, 杨毅, 黄训端
[摘要](4289) PDF(864)
摘要:
研究了超高压中温协同处理对砀山梨汁中多酚氧化酶活性的影响,实验压力为0.1~500 MPa,温度为20~60 ℃。此外,考察了不同pH值(3~7)和保压时间(2~34 min)超高压处理对酶活性的影响。实验结果分析表明:在处理温度为50 ℃、保压时间为10 min和梨汁pH值为5的条件下,200~300 MPa处理梨汁时多酚氧化酶被激活,活性表现最高;500 MPa时酶的活性下降到75.3%。协同温度为30 ℃处理梨汁时,酶的活性反而增大;30 ℃以后,酶活性随温度升高而迅速降低;有效协同高压处理的温度为40 ℃。随着保压时间的延长,梨汁中过氧化物酶的活性减小;18 min以前下降速度较快些,之后下降速度变缓。pH在5~6之间,酶的残留活性最大;pH值为6时,梨汁中多酚氧化酶最为耐压。
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](4446) PDF(863)
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。
YJ-3000t型紧装式六面顶大腔体高温高压实验装置样品室的压力标定
单双明, 汪日平, 郭捷, 李和平
[摘要](4394) PDF(862)
摘要:
在温度为389~1 245 ℃和砧面压力为1.0~5.0 GPa的条件下,利用金属高压熔融标定法,采用Cu、Al、Zn和Pb四种金属,对YJ-3000t型紧装式六面顶大腔体高温高压实验装置样品室内的实际压力进行了标定。通过对由四种金属所获得的标定结果的多项式三维模拟,获得了以叶蜡石为外传压介质、氧化铝为内传压介质的情况下,由砧面压力和样品室温度估算样品室内实际压力的定量表达式。该结果可为今后该设备上类似实验组装中样品腔内实际压力的估算提供方便准确的压力标。
西瓜汁的超高压杀菌效果研究
曾庆梅, 潘见, 谢慧明, 杨毅, 徐惠群
[摘要](4229) PDF(860)
摘要:
研究了西瓜汁常温超高压处理后的微生物存活量与杀菌压力、脉动施压之间的关系,并用VITEK 32型细菌鉴定仪对耐压菌种进行了鉴别。实验杀菌压力范围在100~500 MPa之间、保压时间为10 min、以加压保压(10 min)卸压-停顿(5 min)为一个脉动施压循环,对西瓜汁样品进行多次循环高压处理。结果表明:在30 ℃、处理压力达到或超过400 MPa时,西瓜汁中微生物含量达到国家食品卫生标准要求;随着脉动施压次数的增加,微生物存活量减少;西瓜汁中残存耐压菌以革兰氏阳性菌为主,达70%,此外还残存有少量革兰氏阴性菌和霉菌。
发射载荷下温压战斗部装药内的瞬时间隙
张奇, 崔俊梅, 纪艳华, 魏可臻, 党海燕, 覃彬
[摘要](4520) PDF(859)
摘要:
发射载荷下战斗部的安全性理论是武器研究领域中的重要课题。通过发射过载数值模拟、力学分析,对温压药剂在发射过载条件下的响应规律进行了探索,为温压药剂应用于过载发射武器平台奠定理论基础。研究结果表明,发射载荷在战斗部底部和中部装药内产生的应力以压缩为主,由于战斗部壳体与温压装药的物理力学特性参数相差很大,壳体内的波速远大于温压装药的波速,因此在装药与壳体顶部的分界面处可能出现瞬时间隙,成为发射过程中出现早炸的危险源。
圆柱形水下爆炸实验容器壁部强度设计研究
樊自建, 沈兆武, 廖学燕, 刘原栋
[摘要](4388) PDF(858)
摘要:
基于薄壁壳理论和水下爆炸理论,对圆柱形水下爆炸实验容器在爆炸冲击波作用下弹性范围内的壁部应变进行了理论分析和实验研究。导出了圆柱形水下爆炸实验容器在爆炸冲击波作用下壁部弹性应变与容器直径、壁厚及内部爆炸药量之间的关系,并对计算结果进行了实验验证。实验表明公式求解结果与实验结果具有较好的一致性。
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](4166) PDF(858)
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。
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](4469) PDF(858)
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。
入射波整形技术的实验和理论研究
赵习金, 卢芳云, 王悟, 李英华, 林玉亮
[摘要](4177) PDF(858)
摘要:
在硅橡胶材料的分离式霍普金森压杆实验中,实验研究了如何实现常应变率加载,并且得到了整形器尺寸与加载应变率之间,以及加载应变率与试样厚度之间的定量关系。根据预估入射波形的理论模型,给出了采用H62黄铜整形器整形后入射波形的计算结果和实验结果,二者基本上是一致的。
损伤度函数模型用于3种钢层裂的二维数值模拟
裴晓阳, 李平, 董玉斌
[摘要](4061) PDF(857)
摘要:
把损伤度函数模型嵌入到二维有限元程序DEFEL中,并对3种钢(HR-2钢、2169钢及45钢)的平板撞击层裂实验进行了数值模拟,在模拟中计及材料的屈服硬化效应和Bauschinger效应的影响,较好地再现了实测自由面的速度历史,同时给出了样品中的损伤分布及其发展。在数值模拟中发现,断裂面附近所受最大拉应力介于由声学近似解析计算的层裂强度和从三项式固体状态方程出发得出的断裂理论值之间,并对三者之间的差异作了分析,表明数值模拟结果是合理的。
镱薄膜传感器压阻灵敏度的研究
滕林, 杨邦朝, 杜晓松, 周鸿仁, 崔红玲, 肖庆国
[摘要](4166) PDF(857)
摘要:
采用真空蒸发工艺制备镱薄膜传感器,在小于1 GPa压力范围内对未经任何处理和300 ℃真空热处理1 h两组镱薄膜传感器进行准静态加载标定,后者的压阻系数明显高于前者,并且大于箔式镱传感器的压阻系数,结合扫描电镜和电学性能测试分析,发现热处理有助于薄膜晶粒长大,降低薄膜电阻率,从而提高了镱薄膜传感器的压阻灵敏度。XRD测试分析结果表明,加压有促使薄膜晶粒长大的趋势。镱薄膜传感器制作工艺简单、性能稳定,在工业中具有广泛的用途。
冲击载荷下Al2O3抗弹陶瓷的力学性能实验研究
段卓平, 关智勇, 黄风雷
[摘要](4424) PDF(856)
摘要:
通过静力学实验得到了Al2O3抗弹陶瓷的弹性模量和泊松比。通过一维平面撞击实验,在Al2O3抗弹陶瓷材料中进行了冲击波速度、飞片速度的测量和纵向应力、横向应力测量,得到了Al2O3抗弹陶瓷的冲击波D-up关系,以及抗弹陶瓷在3~11 GPa压力范围内相应的横向应力和纵向应力关系曲线,并根据这一曲线得到了抗弹陶瓷的纵向应力与剪切强度的关系。
超高压处理对海参自溶酶活性影响的研究
夏远景, 刘志军, 李宁, 陈淑花, 邓记松, 刘学武, 李志义
[摘要](4361) PDF(854)
摘要:
海参的超高压处理与传统的处理方法相比有许多优越性,具有十分广阔的应用前景。研究了超高压处理过程中压力(0.1~550 MPa)、保压时间(0~30 min)、温度(24~62 ℃)及保压方式对海参自溶酶活性的影响。在室温、保压20 min的条件下,200 MPa左右较低压力下酶活性降低,相对残存活性为88.25%;250 MPa较高压力下自溶酶被激活,酶活性为106.77%;550 MPa高压下酶活性最低为29.81%。自溶酶活性随保压时间和温度的增加先上升后下降;保压方式对自溶酶活性的影响不大。同时利用误差反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BP人工神经网络),模拟了超高压钝酶效果,与实验结果比较,平均相对误差为0.9%,可以获得较好的预测结果。研究结果表明,在一定的压力、保压时间和温度下,酶被激活,其活性上升;而在一定的压力、保压时间和温度下,酶被钝化,活性降低。对优化海参超高压钝酶工艺具有一定的参考价值。
长时相干效应与分形布朗运动
王克钢, 龙期威
[摘要](4399) PDF(852)
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。
高压下氧化镉弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理研究
何开华, 郑广, 陈刚, 吕涛, 万淼, 向东, 姬广富
[摘要](4623) PDF(852)
摘要:
运用基于密度泛函理论的平面波赝势方法(PWP),计算研究了氧化镉NaCl结构(B1结构)和CsCl结构(B2结构)在不同压力条件下的几何结构、弹性性质、电子结构和光学性质。交换关联能分别采用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)。通过比较计算和实验得到的晶格常数和体模量不难发现,LDA的计算结果更符合实验值。在高压的作用下,两种结构的导带能级有向高能级移动的趋势,而价带能级有向低能级移动的趋势,因此直接带隙变大。同时,对照态密度分布图及高压下能级的移动情况,分析了CdO两种结构在高压作用下的光学性质。
PbTe的高温高压合成
朱品文, 贾晓鹏, 陈海勇, 陈立学, 李冬妹, 郭伟力, 马红安, 任国仲, 邹广田
[摘要](4109) PDF(852)
摘要:
以高温高压为手段,在4~5GPa压力和700~1 200 K温度条件下,成功地合成出了PbTe。对合成样品进行了X射线测试分析,结果表明,合成的PbTe样品是具有NaCl结构的多晶,而PbTe的取向随着合成压力的升高发生变化。扫描电镜分析结果显示:高压合成的PbTe样品,其晶粒有了明显的取向;电阻率比常压样品低1~2个数量级,并随合成压力的升高而降低;热导率也同时低于常压合成的PbTe样品。以上结果说明,高压合成方法是改善材料性能的重要手段。
超高速发射中缓冲层材料对钽飞片速度影响的数值分析
柏劲松, 沈强, 唐蜜, 胡建波, 罗国强, 谭华, 张联盟
[摘要](4399) PDF(851)
摘要:
在超高速发射技术研究中,缓冲层材料起着十分重要的作用。通过数值计算,分析了TPX缓冲层材料的厚度对高阻抗钽飞片超高速发射速度的影响,给出了最优的缓冲层材料厚度,对于0.3和0.5 mm厚的钽飞片,选取不同厚度的TPX缓冲层材料,钽飞片中心速度的相对误差达到5%~6%;为了比较不同缓冲层材料对钽飞片速度的影响,还给出了相同厚度的TPX和Lexan材料作缓冲层时,钽飞片的中心速度和压力历史的二维计算结果。
高压合成La填充型CoSb3方钴矿热电材料及其电输运性能
姜一平, 贾晓鹏, 马红安, 宿太超, 董楠, 邓乐
[摘要](4581) PDF(851)
摘要:
采用高温高压手段,在压力3.5 GPa、温度900 K的条件下,成功合成出La填充型方钴矿热电材料LaxCo4Sb12(0x1.0),系统地研究了样品的晶体结构和电输运性能随填充分数x的变化关系。研究结果表明:在最大填充分数x为0~1.0的范围内,随着La填充分数的增加,样品的晶胞常数稍有增大,晶体结构仍为典型的方钴矿结构,没有La杂质相出现。室温下样品的电输运性能测试结果表明:La填充型方钴矿为p型半导体;样品的电阻率和Seebeck系数随La含量的增加均呈现出先增加后逐渐降低的趋势;当填充分数x为0.3时,样品的Seebeck系数和电阻率均达到了最大值;功率因子在x=0.5时达到了最大值。
一种超高速发射实验装置的改进及其数值模拟
柏劲松, 唐蜜, 华劲松, 李平, 谭华
[摘要](4114) PDF(851)
摘要:
以流体比容方法和三阶PPM方法为基础,给出了适用于三级气炮超高速发射过程数值模拟的多流计算方法和计算代码MFPPM。利用Sandia实验室一系列的实验装置及其结果对计算代码进行了验证和确认,获得了较好的数值模拟结果(其中最大相对误差为1.07%),同时对冲击波物理与爆轰物理实验室设计的实验装置进行了数值模拟,计算结果与实验结果相差1.04%。为了更好地满足超高压下材料状态方程的测量,提出了一种带汇聚型的改进装置设计,并给出了相应的数值模拟结果。
高压对小麦种子发芽和幼苗生长的影响初探
梁灵, 张正茂, 段旭昌, 杨公明, 李国龙
[摘要](4188) PDF(850)
摘要:
以豫麦18号小麦种子为材料,初步探索了不同压力和时间对不同处理的小麦种子发芽的影响,并对95 MPa压力、不同时间处理下发芽种子幼苗的生长情况进行测定。结果表明:在50~95 MPa压力下,直接真空包装的小麦种子均丧失发芽能力;在不同压力和时间下处理直接加水包装的小麦种子,种子发芽受到显著抑制;将水浸6 h再加水包装的小麦种子在95 MPa压力下处理4 h,能抑制小麦种子的发芽势和发芽率,但抑制强度较弱,也表明水可以有效降低高压对小麦种子的损伤。在95 MPa压力下、不同时间处理的直接加水包装的小麦种子幼苗的平均苗高和幼苗鲜重均大于对照。
爆轰产物的冷比内能与冷压的函数表达式
李银成
[摘要](4150) PDF(850)
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。
爆轰模型熵问题的探讨
胡绍鸣, 李辰芳
[摘要](4498) PDF(850)
摘要:
爆轰模型过程终点熵最低的问题长时间困扰着爆轰科学。牛顿力学对于时间t-t反演不变,忽略热力学而只用力学方法研究不可逆爆轰过程可能产生不合理的结果。CJ和ZND模型中的有序假设,即爆轰产物粒子朝着同一方向作有序运动的假设,决定了终点熵最低和不处于热力学平衡态。把CJ和ZND模型的某些结论绝对化,阻碍建立熵最高的爆轰模型。
运动网格上的水下爆炸数值模拟方法
王兵, 许厚谦, 谭俊杰
[摘要](4490) PDF(849)
摘要:
在对水下爆炸过程的数值模拟中,把水-气介质界面当作一种特殊的内部边界,并且在该边界上的网格节点都有双重定义,分别对应边界两侧的不同介质状态,通过利用HLLC(Harten,Lax,van Leer,Contact)方法求解任意ALE(Arbitrary LargrangianEulerian Method,拉格朗日-欧拉方程)方程组,以及运用界面跟踪和动网格方法,对一维球对称水下爆炸模型进行了数值模拟。结果表明,所得到的数值计算结果与实验结果吻合得较好,并且在扩展到二维柱对称水下爆炸模型时,同样得到了满意的结果。
碳氢混合燃料(C5~C6)气云爆轰胞格结构实验研究
何小波, 解立峰, 彭金华
[摘要](2202) PDF(848)
摘要:
改进烟迹技术之后,在初始为常温常压的条件下,进行了碳氢混合燃料(C5~C6)的气云爆轰胞格结构实验研究,得到了清晰的胞格烟迹记录,同时讨论了燃料气云的当量比和起爆能对胞格结构的影响。实验表明:C5~C6混合燃料的爆轰波胞格宽度和胞格长度均随当量比的增加而线性增大;随着起爆能的不断增大,混合燃料的胞格宽度和胞格长度均是先增大后减小,且当起爆能足够高时,在胞格结构内可观察到精细结构的存在。