高压物理学报

江松青, 刘文韬

2007, 21(2): 113-120 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.001

PDF (621)

摘要:
采用连续介质力学基唯象模型模拟分析了钽的平板撞击层裂行为。该模型包括了材料的非线性弹性（状态方程）、率相关塑性和孔洞的形核及生长等多种效应，并且采用一种对角隐式Runge-Kutta方法来求解本构率方程组，提高了热粘塑性本构关系计算的稳定性及精度。将数值模拟结果和相关实验数据进行了对比分析，结果表明，对于样品中的拉应力峰值明显高于材料层裂强度的实验（中、高速平板撞击实验），理论模型具有较好的预估能力，但对于临界层裂问题（低速平板撞击实验），该模型对材料损伤与失效过程的描述可能不够准确，需要进一步改进。

锥头弹丸撞击下FRP层合板的侵彻与穿透的理论研究

覃悦, 文鹤鸣, 何涛

2007, 21(2): 121-128 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.002

PDF (657)

摘要:
研究了锥头弹丸撞击下FRP层合板的侵彻和穿透性能，在局部化破坏模式假定的基础上改进了Wen提出的能量简化分析模型。改进模型仍假设弹体在侵彻过程中表面所受靶体的平均压力由靶体材料弹塑性变形所引起的静态阻力和速度效应引起的动阻力两部分组成，认为侵彻过程中靶体对弹体的阻力不再是一个常数，而是侵彻速度的函数。并由此推导出了锥头弹丸在侵彻和贯穿过程中的侵彻深度、残余速度和弹道极限速度的公式。理论预测与实验结果符合得很好。

平面冲击波压缩下氧化铝陶瓷的动态强度

刘占芳, 常敬臻, 唐录成, 姚国文, 李建鹏

2007, 21(2): 129-135 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.003

PDF (891)

摘要:
简述了一维应变压缩条件下的材料动态强度表征，指出了静水压力和高应变率效应的强度影响。基于Drucker-Prager屈服准则，提出了Hugoniot弹性极限表征的修正形式。进行了氧化铝陶瓷平板撞击实验，采用VISAR测试了氧化铝陶瓷样品的自由面质点速度历程，讨论了氧化铝陶瓷动态压缩强度的测定和存在的问题，对实验现象进行了一定的探讨。结果表明，材料动态强度的表征与实验测定之间存在相当大的差距。

纳米陶瓷粉末在爆炸压实过程中的破碎行为研究

张越举, 李晓杰, 闫鸿浩, 曲艳东, 陶玉雄

2007, 21(2): 136-144 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.004

PDF (710)

摘要:
在爆炸压实过程中，纳米颗粒所受冲击载荷发生显著变化的时间远远大于应力波传过颗粒特征长度所用时间；同时，陶瓷颗粒在爆炸冲击过程中主要表现为脆性。基于以上两个事实提出了弹性假设，推导了颗粒在压实过程中的受力状态。回顾了判断脆性材料破坏的三个准则，即Hugonoit弹性极限、动态屈服强度和理论剪切强度，并从这三种判据的交集值出发来判断爆炸压实过程中陶瓷颗粒是否有发生破碎的可能。通过具体计算得出颗粒内存在两个最大剪应力的位置：一个位置发生在距颗粒接触面0.5 nm范围以内，此处剪应力最大；另一个位置发生在距接触面较远处。这一结果为解释陶瓷粉末颗粒在爆炸压实过程中存在塑性行为和破碎行为提供了理论依据。

高应变率拉伸下纯铝中氦泡长大的动力学研究

祁美兰, 贺红亮, 王永刚, 晏石林

2007, 21(2): 145-150 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.005

PDF (693)

摘要:
分析了高应变率加载下纯铝中氦泡长大的动力学过程，给出了含内压氦泡长大的动力学方程，并且分别研究了氦泡内压、基体材料惯性、粘性、表面张力以及基体环境温度对初始半径为1 nm氦泡长大的影响。研究结果表明：（1）初始内压可以促使氦泡快速长大，当氦泡直径超过1 m时，内压对氦泡长大的影响可以忽略不计。（2）表面张力在氦泡整个长大过程中的影响都很小。（3）材料惯性对氦泡长大起抑制作用，并且随着氦泡半径的增长，抑制效应越来越明显。（4）在所有因素中，温度对氦泡长大的影响最为明显，温度升高，材料的粘性降低，氦泡的内压增加，促使氦泡加速长大。

聚心火焰在共振腔作用下引发爆轰的数值研究

归明月, 范宝春, 董刚, 于陆军

2007, 21(2): 151-156 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.006

PDF (628)

摘要:
基于带化学反应的二维轴对称Euler方程，利用带有Superbee限制函数的波传播算法，对共振腔中的氢气-空气预混气的聚心燃烧进行了数值模拟，讨论了共振腔不同抛物面对起爆的影响。数值结果表明，在开始阶段，燃烧诱导的激波在轴心、火焰和固壁的反射，使火焰失稳，随后共振腔中的抛物壁面上产生一定频率和强度的反射激波，不断穿越火焰，使火焰进一步失稳，加剧了燃烧速度，最终导致爆轰的形成。同时，火焰在与激波的作用过程中，形状扭曲变形，呈封闭端小敞口端大的扁平头部蘑菇云。共振腔抛物面的不同形状引起激波聚焦位置的变化，会影响激波和火焰的相互作用，使起爆提前或推迟，甚至不起爆。

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

2007, 21(2): 157-164 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.007

PDF (1083)

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。

高速杆式弹丸三维数值模拟

李成兵, 裴明敬, 沈兆武

2007, 21(2): 165-172 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.008

PDF (729)

摘要:
应用LS-DYNA动力学分析软件对变球缺型罩装药结构下高速杆式弹丸的形成过程进行数值模拟研究，揭示了其成型机理，并研究了中心点起爆、四点同时起爆和环形起爆等三种起爆方式对高速杆式侵彻体的成型和性能参数的影响，得到了弹体的速度分布。数值计算结果显示：变球缺型罩装药结构能形成速度高、长径比大、质量分布合理的高速杆式侵彻体，其成型机理兼有聚能射流和翻转型爆炸成型弹丸的特点，即上半部罩微元直接向轴线压合，下半部罩微元向轴线压合时逐渐向后翻转变形。不同起爆方式下所形成的高速杆式弹丸的形状和性能参数有所不同，其中环形起爆所形成的弹体性能参数最优。实验结果所反映的起爆方式的影响规律与数值计算结果是一致的。

爆轰法制备纳米MnFe2O4粉体的实验研究

王小红, 李晓杰, 张越举, 曲艳东, 孙贵磊, 谢兴华

2007, 21(2): 173-177 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.009

PDF (768)

摘要:
采用硝酸铁、硝酸锰作为主要氧化剂，油相作为可燃剂研制成两种不同氧平衡的乳化炸药，均成功地爆轰合成了纳米MnFe2O4粉体。用XRD表征粉末的物相结构，并比较了此两种不同氧平衡炸药所得产物成分的区别。根据DSC和XRD结果，分别在200 ℃（1 h）、260 ℃（1 h）、280 ℃（1 h）、360 ℃（40 min）和500 ℃（1 h）下对产物进行热处理，在280 ℃时得到了纯净的纳米MnFe2O4颗粒，并用TEM对其形貌进行了观察。实验结果表明，负氧平衡炸药的爆轰产物成分比零氧平衡炸药的爆轰产物相对纯净，280 ℃是一个合适的热处理温度。爆轰法具有合成方便快捷、后期热处理简单的优点。

在固液混合相区物质剪切模量的讨论

冉宪文, 汤文辉, 谭华, 戴诚达

2007, 21(2): 178-182 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.010

PDF (644)

摘要:
从实验和理论两个方面对处于固液相变平衡条件下物质在固液混合相区的剪切模量进行了讨论，认为物质的剪切模量在开始熔化时并不等于零。采用逾渗理论对物质在固液混合相区的固相连通性进行了计算，得到物质整体剪切模量消失的临界熔化质量分数为0.687左右。所给出的物质的熔化失稳因子F(p)能够定性的描述处于固液相变平衡条件下物质固液混合相区内相关物理参量的变化。

飞秒激光辐照下硅薄膜的非傅里叶能量输运研究

刘国栋, 罗福, 王贵兵

2007, 21(2): 183-187 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.011

PDF (717)

摘要:
在双曲双步输运模型基础上建立数值模型，针对超短脉冲激光作用下硅薄膜的微观能量输运过程展开理论研究。针对电子、晶格超快温升响应过程的数值模拟结果表明，电子作为主要能量载子在几皮秒内主导了能量输运过程。电声子之间的能量耦合系数主要依赖于电子温度，而不是晶格温度。能量耦合过程由于非平衡电子的弹道式输运而呈现非局域性。热波的传播速度与电子能量传播速度有相同量级，而大于硅材料中的声子平均速度。模型预测与相关实验结果吻合。

-锆低压动态力学特性研究

李英华, 蔡灵仓, 张林, 李英雷

2007, 21(2): 188-192 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.012

PDF (672)

摘要:
在3.310-4～1.5103 s-1应变率范围内获得了-锆的应力-应变曲线，给出了Johnson-Cook本构拟合参数。利用含动态损伤与断裂的一维程序，较好复显了在峰值应力4.3～5.1 GPa范围测量的-锆自由面速度剖面，验证了确定的-锆低压动态力学参数的合理性。

电爆管内燃烧过程数值模拟

祝明水, 何碧, 蒋小华, 蒋明

2007, 21(2): 193-198 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.013

PDF (689)

摘要:
基于内弹道两相流模型，考虑到点火药量与主装药相当及其固体燃烧产物所占比例大等影响，提出了适用于电爆管内燃烧过程的内弹道四相流模型，即将气态燃烧产物、固态燃烧产物、点火药和主装药分别作为一相参与燃烧和流动，每一相都用质量、动量和能量方程描述，而它们之间的各种相互作用以源项的形式出现在上述方程中。模型计算结果与电爆管实验结果一致，表明该模型对于电爆管内燃烧过程的描述是合理的，可以作为分析该电爆管燃烧性能的一种辅助工具。

复板静载弯曲挠度对爆炸焊接参数的影响

付艳恕, 孙宇新, 王金相, 荣光

2007, 21(2): 199-204 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.014

PDF (653)

摘要:
爆炸焊接是利用炸药爆轰压力工作的固态焊接技术，广泛应用于制造层状金属复合材料。但对薄复板施焊安装过程中，薄板在自重及炸药重量作用下将发生弯曲。基于弹性力学薄板理论，得出了复板受均布载荷作用下产生的挠度及转角表达式；又通过分析爆炸焊接过程中的基、复板的运动参数，结合再入射流形成的声速限条件、流动限条件，推导出爆炸焊接时射流形成的预置角范围；最后将两者结合推导出在给定复板材料及长、宽的条件下，成功施焊所要求的复板最小厚度。

在200 GPa冲击压强下铁是否会发生固-固相变？

黄海军, 蔡灵仓, 田旭

2007, 21(2): 205-209 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.015

PDF (890)

摘要:
根据Grneisen物态方程、Hugoniot内能守恒方程和最新发表的铁的热物理参数，计算了-(hcp)铁和液态铁的理论Hugoniot曲线。计算的Hugoniot曲线与最新修正的铁的实验数据[J Appl Phys, 2000, 88: 5496]在总体上符合很好，并且可以细分为两个部分：在约低于200 GPa的压强区，用-铁模型的计算结果与实验结果符合很好；在约高于260 GPa的压强区，用液态铁模型的计算结果与实验数据也符合得比较好；对介于200~260 GPa之间的压强区，则归属于由-铁向液态铁转变的混合相区。这意味着铁的Hugoniot曲线在约200 GPa处出现的微小偏折是由固-液相变引起的，从而否定了Brown [Geophy Res Lett, 2001, 28: 4339]提出的它是一次由-铁向另一个未知结构的某个固相铁的相转变的见解。

钕铁硼的冲击压缩特性

李巧燕, 施尚春, 杨金文, 孙悦

2007, 21(2): 210-214 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.016

PDF (629)

摘要:
利用二级轻气炮对恒磁体钕铁硼进行冲击压缩，采用阻抗匹配法进行测量，获得了平均初始密度为7.346 g/cm3的钕铁硼Hugoniot关系数据。实验结果表明，该种钕铁硼在19~78 GPa范围内，其D-up满足线性变化关系，即：C0、分别为3.686 km/s、1.059，是一种稳定的压缩过程，其间没有相变产生。而较小的值表明该种钕铁硼材料偏向于疏松体结构，且容易被压缩。同时实验结果也为其状态方程和脉冲功率源等方面的研究工作提供了可资参考的实验参数。

胶体二硫化钼的高压拉曼散射研究

赵亚军, 张增明, 丁泽军, 张权

2007, 21(2): 215-219 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.017

PDF (909)

摘要:
测量了平均直径为4 m的胶体二硫化钼粉剂的高压拉曼光谱。实验结果表明，高压下胶体二硫化钼拉曼峰位随压力增大向高波数方向移动，而峰强随压力增大而减小且峰宽展宽。通过对拉曼峰位移随压力变化的曲线分析，得到了胶体二硫化钼的两个振动模式E12g和A1g的模式格林爱森常数值。

ZnO纳米线在压力下的电学性质

李金来, 武振羽, 鲍忠兴, 邹炳锁, 冯亚青

2007, 21(2): 220-224 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.018

PDF (686)

摘要:
在金刚石压砧上测量了ZnO纳米线R-p和C-p关系，并和原先测量的纳米晶及体相ZnO的结果进行了比较。研究结果表明，ZnO纳米线在5.0 GPa左右发生相转变。其间的电阻-压力曲线呈指数下降趋势，电容呈指数上升趋势；在相转变之后电阻迅速上升，电容急速下降（指数下降），这与一般的块状和纳米晶的相转变都有所不同，表现出了纳米线与非线状纳米晶的差别。

2007年第21卷第2期

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