高压物理学报

姚明光, 杜明润, 朱陆尧, 刘冰冰

2013, 27(6): 793-801. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.001

PDF (483)

摘要:
研究一维碳纳米材料高压结构的转变,能够加深对碳纳米材料新特性的认识，对制备一维超硬碳纳米材料具有重要意义。介绍了本研究组近年来在一维碳纳米材料方面开展的相关研究，包括富勒烯纳米管/棒、单壁碳纳米管，以及富勒烯填充碳纳米管形成的C60填充单壁碳纳米管（Peapod）结构，在高压下的结构稳定性、结构相变、压致键合变化等；揭示了纳米尺寸效应和一维限域效应对富勒烯高压结构相变的影响；揭示了碳纳米管在高压下的结构相变过程，并给出了其发生管内和管-管间聚合成键的实验依据。

空位点缺陷对金刚石在高压下的电子结构和光学性质的影响

何林, 尹君

2013, 27(6): 802-806. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.002

PDF (417)

摘要:
基于密度泛函理论框架下的平面波超软赝势方法，分别计算了255 GPa压力下金刚石理想晶体以及含空位点缺陷晶体时的电子结构和光学性质。结果表明，在255 GPa的冲击压力下，冲击诱导的空位点缺陷的存在使得在金刚石的能隙中出现了缺陷电子态；在可见光区390~570 nm范围内产生了一定的光吸收，金刚石在该波段的光学透明性降低，但在可见光区的高波段金刚石却仍保持透明（其吸收系数仍为零）；空位点缺陷的存在对反射谱和能量损失谱的影响相似，谱主峰均向短波方向微移，且峰值强度都略有降低。

爆轰驱动飞片击靶波形精密控制技术

金柯, 习锋, 谭叶, 刘晓海, 戴诚达, 蔡灵仓, 吴强

2013, 27(6): 807-812. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.003

PDF (469)

摘要:
以有效装药长度模型为基础，通过沿径向向中心方向逐渐增加低阻抗材料缓冲层厚度的方法，实现了飞片击靶波形的精密控制。实验结果显示，在80 mm范围内飞片击靶波形差小于80 ns，一维平面冲击波有效使用范围由原来的40 mm提升至80 mm，可以布置实验样品的面积提高了约3倍。以此爆轰加载装置为平台，测量了钽的冲击Hugoniot物态方程参数和无氧铜的高压声速数据，实验结果与以往的实验数据吻合得很好，表明该技术可用于材料多物理量联合测量的精密物理实验研究。

基于物质点法的水下爆炸冲击波数值模拟

陈卫东, 杨文淼, 张帆

2013, 27(6): 813-820. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.004

PDF (698)

摘要:
水下爆炸载荷计算与数值模拟是水下常规武器设计和舰船、潜艇防护设计中的关键问题。水下爆炸数值模拟中大变形、运动物质交界面和多介质耦合等问题，给基于网格的数值算法带来了很大的困难和挑战。物质点法是一种无网格粒子法，该方法继承了拉格朗日方法和欧拉方法二者的优点。将物质点法扩展到水下爆炸数值模拟中，介绍了水下爆炸数值计算中物质点法的多介质耦合计算过程。分别对TNT球形炸药一维水下爆炸和TNT炸药二维水下爆炸过程进行了数值模拟，计算了冲击波强度，分析了水下爆炸流场参量的空间分布和变化规律，并分别与AUTODYN、COLE经验公式和SPH方法计算结果进行了比较，结果吻合较好，为工程应用提供重要参考。

高压屈服强度测量方法比较研究

俞宇颖, 谭华, 戴诚达, 彭建祥, 李雪梅, 胡昌明, 谭叶

2013, 27(6): 821-827. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.005

PDF (521)

摘要:
对Asay-Chhabildas（AC）方法、横向应力计方法、压-剪方法和X射线衍射方法等4种高压动态屈服强度测量方法进行了比较，根据应变率的异同，将强度数据分为两类进行比较：X射线衍射方法和压-剪方法获得的强度与AC方法获得的强度Y=2c进行比较，而横向应力计方法测得的屈服强度与AC方法中的Y=2H进行比较。通过铝及其合金屈服强度数据的比较分析表明，AC方法、X射线衍射法和压-剪方法测得的强度数据基本一致，但横向应力计法测得的强度远高于AC方法测得的结果（Y=2H），甚至高于其它3种方法测得的结果（Y=2c）。造成横向应力计方法测量结果异常的原因有待进一步研究。与实验数据的比较表明，Steinberg-Cochran-Guinan（SCG）模型过于依赖初始屈服强度，从而导致无法完全反映高压下材料的强度特性，模型有待进一步改进。

天然黄铜矿原位高温高压X射线衍射研究

范大伟, 魏舒怡, 刘景, 谢鸿森

2013, 27(6): 828-832. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.006

PDF (459)

摘要:
在金刚石压腔高压装置（DAC）上，采用外加温实验技术和同步辐射角度色散X射线衍射技术，在最高温度628 K和最高压力32.0 GPa条件下，对天然黄铜矿进行了相变及热状态方程研究。实验样品在约6.0 GPa条件下发生了Chalcopyrite-Rocksalt相变。获得了天然黄铜矿的高温高压实验数据，并根据二阶Birch-Murnaghan状态方程，对所获得的实验数据进行了状态方程拟合，首次获得了天然黄铜矿Rocksalt相的体弹模量K0＝109(3) GPa，体弹模量的温度导数(dK/dT)p=-0.033(4) GPaK-1和热膨胀系数0=2.0(2)10-5 K-1。

带切割环弹体斜侵彻钢靶行为的数值模拟

郭刘伟, 谭多望

2013, 27(6): 833-838. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.007

PDF (411)

摘要:
侵彻靶板的行为对于半穿甲战斗部性能的发挥非常重要，利用LS-DYNA对带切割环球形弹体斜侵彻钢靶的行为进行了数值模拟。分别在跳弹临界角、靶板孔径、穿靶前弹体在靶板上的滑行距离及穿靶后弹体的剩余速度方面，对比分析了该新构型弹体与常规弹体的性能，数值模拟结果与实验结果吻合较好。研究发现，切割环在防跳弹方面的贡献并不明显，但带切割环弹体的穿孔尺寸远大于常规球形弹体。在斜侵彻钢靶的过程中，切割环使弹体的偏转及攻角出现了不同程度的变化。提出了一种半切割环弹体构型并进行了对比分析，结果表明，半切割环使弹体的防跳弹性能得到提升。

球形弹丸作用下钢/铝爆炸复合靶的抗侵彻性能计算与分析

周楠, 王金相, 谢君, 董刚

2013, 27(6): 839-846. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.008

PDF (488)

摘要:
以钢/铝、钢/铝/钢爆炸复合靶为研究对象，采用系列弹道侵彻实验研究了其抗侵彻性能，侵彻实验利用14.5 mm滑膛枪发射直径6 mm的钢质球形弹丸。基于实验结果，分析了复合靶的毁伤模式，根据能量守恒原理建立了侵彻理论的计算模型，定性分析了不同层数及组合方式、厚度、强度等因素对复合靶抗侵彻性能的影响。研究结果表明，在弹丸的垂直侵彻作用下，钢面板和铝夹板发生剪切冲塞破坏，钢背板发生花瓣型扩孔破坏，当铝为背板时，为延性扩孔破坏。靶板各层强度和厚度的变大有利于提高复合靶的抗侵彻性能，在总厚度一定的情况下，三层复合靶的抗侵彻性能优于双层靶。理论计算结果同实验结果吻合良好，表明该理论计算模型可较好地预测复合靶板的抗侵彻性能。

Hopkinson压杆测试材料动态断裂韧性的数值模拟

潘建华, 陈学东

2013, 27(6): 856-862. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.010

PDF (461)

摘要:
用ABAQUS有限元软件并结合3D断裂力学软件ZENCRACK，建立了三维有限元模型，对霍普金森压杆测试材料的动态断裂韧性进行了数值模拟，同时建立了二维平面应变有限元模型。有限元模型包括整个实验装置（子弹、入射杆、试样和支座），并对3种不同初始裂纹长度的三点弯曲试样在同一速度子弹打击下进行了计算。起裂时间通过RKR局部应力断裂准则获得，结合计算得到的动态应力强度因子冲击响应曲线，最终得到材料的动态断裂韧性。以实验结果为基准，对比三维和二维有限元计算结果，发现三维有限元的计算结果优于二维计算结果。

颗粒金属材料冲击压缩细观数值模拟

乔良, 张先锋, 何勇, 史安顺, 张将, 

2013, 27(6): 863-871. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.011

PDF (392)

摘要:
颗粒金属材料的细观特性对其宏观力学性能有着重要影响。为进一步分析颗粒直径、分布、形态、孔隙率等细观特性对宏观冲击响应行为的影响规律，从颗粒金属材料的细观结构入手，经合理简化，建立了能够反映材料细观分布特性的有限元模型。基于AUTODYN有限元计算程序，对颗粒金属材料冲击压缩细观行为进行了数值模拟，确定了典型颗粒金属材料冲击Hugoniot参数，并与已有的实验结果进行了对比。获取了材料细观特性（颗粒粒径、材料密实度）对材料宏观冲击压缩特性的影响规律，并从细观尺度上获取了材料冲击压缩过程中颗粒冲击变形演化及冲击温升情况。结果表明，数值仿真结果与已有实验数据吻合良好，颗粒金属材料的细观特性对其宏观响应行为有较为显著的影响。

含铝炸药震源激发地震波的数值模拟

曾一鑫, 白春华, 陈健, 王仲琦

2013, 27(6): 872-876. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.012

PDF (433)

摘要:
为了研究含铝炸药震源激发地震波能量的传播规律，对药量为0.7 kg含铝炸药在埋深1 m的砂土介质中进行爆炸实验，并基于AutoDyn商业软件引入高能炸药的Miller能量释放模型，对含铝炸药震源在土中的爆炸过程进行数值计算。模拟研究表明，地表垂向振动速度历程的模拟结果与实验结果吻合较好，说明JWL-Miller能量释放模型能较好地反映含铝炸药在土中的爆轰过程。模拟研究还表明，震源激发的下传地震波能量密度随深度的增加呈指数衰减规律，含铝炸药激发的下传地震波总能量为等药量TNT的1.34倍。

聚能粒子流温升的理论计算

刘迎彬, 沈兆武, 刘天生, 胡晓艳

2013, 27(6): 877-883. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.013

PDF (447)

摘要:
在确定多孔材料状态方程的基础上，从多孔药型罩材料在与爆轰波相互作用中受到冲击波加载及随后卸载引起的温升、多孔药型罩在压合时的塑性变形引起的温升以及聚能粒子流伸展过程中的塑性变形引起的温升等3个方面，对聚能粒子流温升进行了估算。利用MATLAB软件对多孔铜和密实铜药型罩形成的聚能粒子流和聚能射流的温升进行计算，计算结果表明：由于多孔铜药型罩在与爆轰波相互作用中受冲击波加载及随后卸载引起的温升，使得聚能粒子流的温升明显高于密实铜聚能射流的温升。

柱面内爆驱动下铅飞层对碰区动载行为的实验研究

张崇玉, 胡海波, 李庆忠

2013, 27(6): 884-888. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.014

PDF (319)

摘要:
采用光学阴影照相和脉冲X光照相，对柱面内爆对碰驱动下铅飞层对碰区凸起行为进行了实验研究。实验结果显示，铅飞层对碰区出现严重的射流状超前凸起，凸起行为表现出明显的失稳发展倾向。由于对碰产生高压，因此铅飞层对碰区可能完全熔化，变成名义上无剪切强度的流体。材料的低强度、低熔点（冲击熔化压力）性能是造成铅飞层对碰区出现射流状超前凸起现象的主要因素。还观察到对碰区出现3个超前凸起现象，初步分析可能是由于柱面滑移爆轰波对碰导致的波系反射、叠加造成的，具体原因还有待于进一步分析研究。

矿用救生舱防爆门抗爆结构安全性数值分析

罗星娜, 黄平, 钱新明

2013, 27(6): 889-896. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.015

PDF (415)

摘要:
为了保证矿用可移动式救生舱防爆门的结构安全性，采用非线性动力分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA，分别建立了厚度为10、20和25 mm防爆门的有限元模型，模拟加载峰值压力0.6 MPa、持续时间300 ms的三角形爆炸冲击波，分析了防爆门的最大载荷和变形情况，并对20 mm厚防爆门增加加强筋结构前后的结构响应情况进行了对比。结果表明，防爆门承受爆炸载荷时的最大应力在门板与内表面加强筋的联接位置，最大位移在门板的中部位置，加强筋可以显著减小舱门的最大位移，增加加强筋的20 mm厚防爆门的最大位移由24.47 mm减少至5.25 mm。通过对比不同厚度救生舱防爆门的材料、重量和加工方式等因素，表明20 mm厚的防爆门增加加强筋后具有良好的结构安全性，满足矿用可移动式救生舱的要求。

用于微层裂现象诊断的Asay-F窗技术

陈永涛, 任国武, 汤铁钢, 李庆忠, 王德田, 胡海波

2013, 27(6): 897-900. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.016

PDF (447)

摘要:
针对现有测试技术在诊断强动载下金属样品表面微层裂现象存在明显不足的现状，设计发展了一种Asay-F窗技术，较准确地给出了金属样品表面微层裂物质的质量-速度分布信息，并通过与压电探针传统微喷测试技术诊断结果的对比，评估了其诊断能力及可靠性。

磁探针方法测串联增强型固体电枢电磁轨道炮内弹道速度

程诚, 关永超, 何勇, 高贵山, 李业勋, 仇旭, 宋盛义

2013, 27(6): 901-907. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.017

PDF (381)

摘要:
采用磁探针（B-dot）测电磁轨道炮内弹道速度的方法是，基于电枢经过探针线圈时引起感应磁通变化的原理，测出系列的电枢位移-时间离散点后拟合成电枢位移曲线，然后对位移曲线时间微分得到速度曲线。在串联增强型轨道炮中，磁探针感应磁通需考虑外轨及内外轨道连接导体中电流的影响，而磁探针输出的微分信号积分后除以电流，将得到一个与电流无关、只随电枢与探针相对位置变化的比值函数。电枢磁探针或轨道磁探针的比值函数在电枢经过时分别取最大值或中值，因此比值函数的此种特征可用来判断电枢到达相应探针位置的时刻。在双轨串联增强电磁轨道炮上设计了3发条件相同的实验，分别利用电枢磁探针和轨道磁探针并结合激光干涉测速方法（VISAR），测试并拟合了位移、速度曲线。比较结果发现三者一致性较好，拟合的炮口速度与测试速度接近。磁探针尺寸及位置、轨道及电枢中的电流分布以及杂散电磁干扰等，是影响磁探针测速精度的主要因素。

不同长度容器内MgSiO3钙钛矿单晶的合成

许俊闪, 吴小平

2013, 27(6): 908-914. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.018

PDF (545)

摘要:
MgSiO3钙钛矿是地球下地幔中含量最丰富的物质，通常仅在高于22 GPa的压力下才能稳定存在，研究其单晶性质非常困难。实验合成MgSiO3钙钛矿，尤其是大颗粒单晶，对于研究下地幔的性质极其重要。利用川井型多砧实验装置，在25 GPa和1 500 ℃的条件下合成了大颗粒MgSiO3钙钛矿单晶。通过对比不同长度样品容器的实验结果发现，即使在较长容器底端的大温度梯度区也可长出大颗粒的晶体，这与前人的实验结果不同。认为大温度梯度虽然可造成高结晶核密度，但也可以提高晶体生长的驱动力，使晶体更快生长，而且较长的容器可以增加晶体的产量。另外，还从孪晶的角度分析了MgSiO3钙钛矿的生长机制，对进一步认识和理解高压下MgSiO3钙钛矿晶体的生长特性有重要意义。

45钢板对半球形头弹的抗穿甲特性研究

邓云飞, 张伟, 曹宗胜

2013, 27(6): 915-920. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.019

PDF (234)

摘要:
利用轻气炮进行了38CrSi半球形头杆弹正撞击45钢板的撞击实验，研究了单层板、等厚接触式双层板和3层板对直径为12.7 mm弹体的抗穿甲性能。通过实验得到了这几种结构的初始-剩余速度曲线以及弹道极限，研究了分层数目对叠层靶抗侵彻性能和失效模式的影响。研究结果表明，多层板的弹道极限高于等厚单层板，单层板主要失效模式为剪切，而多层板的主要失效模式为整体的蝶形变形和局部的盘式隆起。对于多层板，靶板具体的失效模式与其在靶中位置相关。

改进的高压传感器准函数脉冲压力动态校准方法

张瑜, 祖静, 张红艳

2013, 27(6): 921-927. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.020

PDF (346)

摘要:
针对现有准函数脉冲压力校准法存在的缺点，提出了一种预先给压力传感器施加高静压，再利用子弹撞击霍普金森杆产生幅值较小的准信号激励传感器，获得压力传感器频响特性的动态校准方法。阐述了准函数脉冲压力校准原理，分析了准信号的脉宽与频率校准范围、校准精度三者之间的关系，建立了动态校准系统该校准方法实现了在实际工作压力下校准压力传感器，可校准的下限频率严格地达到零频。就目前的校准技术而言，对传感器施加的最大静压是800 MPa，产生的准信号的脉宽为7~10 s，可校准的频率范围为0~20 kHz，幅频特性校准误差为5%。

异型夹层结构复合靶板抗射流侵彻性能研究

张钟文, 黄正祥, 祖旭东, 贾鑫

2013, 27(6): 928-935. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.021

PDF (442)

摘要:
研究了不同倾角时，折状夹芯倾角为45的复合靶板的抗射流侵彻性能。基于射流侵彻复合靶板过程中的能量损失、后效靶剩余穿深以及复合靶板质量防护系数，研究了无天然橡胶填充和有天然橡胶填充两种情况下的靶板性能，分析了具有橡胶填充靶板各组成部分的吸能特性。通过基准弹侵彻后效靶和射流以60侵彻具有橡胶填充靶板的实验研究，验证了仿真结论的可靠性。研究表明，具有45折状夹层结构的靶板有很好的抗射流侵彻能力，填充橡胶对提高靶板的防护性能是有利的，该结构复合靶板具有优异的防护性能，可以作为一种新型轻型防护装甲。

动态高压微射流对菠萝汁维生素C、总酚含量及其抗氧化性的影响

李俶, 李倩, 徐金龙, 刘成梅, 王召君

2013, 27(6): 936-941. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.022

PDF (484)

摘要:
以鲜榨菠萝汁为原料，研究了动态高压微射流（DHPM）对菠萝汁中维生素C、总酚含量及其抗氧化活性的影响。结果显示，经过不同压力DHPM处理后，菠萝汁中维生素C含量显著减少，压力为30 MPa时维生素C损失最多；经DHPM不同压力处理后菠萝汁中总酚含量呈现不同程度的降低，经DHPM 60 MPa处理后，菠萝汁中总酚含量最低，为0.383 mg/mL；经不同压力DHPM处理后的菠萝汁的总抗氧化能力和FRAP抗氧化活性与未经处理的鲜榨菠萝汁相比均下降。

压强对Ce:YIG晶体铁磁共振及Faraday转动的影响

杨丹, 张国营, 胡风, 陈辉, 黄逸佳

2013, 27(6): 942-945. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.023

PDF (484)

摘要:
研究了Ce:YIG晶体中与交换作用等效的分子场以及阻尼系数随晶体生长环境压强的变化，给出了定量关系。据此研究了该晶体的铁磁共振线宽和Ce3+离子的法拉第旋转角随压强的变化，在压强为1.33~13.30 Pa范围内，计算得到的Ce:YIG晶体的铁磁共振线宽以及Ce3+离子的法拉第旋转角与实验符合较好。结果表明，Ce:YIG晶体的磁性和磁光性能都对压强有一定的依赖性，适当控制晶体生长环境压强的大小，对制备出高性能的磁光材料是重要的。

2013年第27卷第6期

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