高压物理学报

王海阔, 贺端威, 许超, 管俊伟, 王文丹, 寇自力, 彭放

2013, 27(5): 633-661. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.001

PDF (1622)

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。

高孔隙率Al2O3微孔陶瓷压剪冲击动力学特性

徐松林, 刘永贵, 王道荣, 谭子翰, 郑航

2013, 27(5): 662-670. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.002

PDF (408)

摘要:
基于一级压剪轻气炮，对高孔隙率Al2O3微孔陶瓷（孔隙率47%~50%）进行冲击速度为68~201 m/s、倾斜角为0~15的平板撞击实验，研究了相关的动态压缩及剪切特性。结果表明，由于材料的气孔为直径小于5 m的微孔，其压缩过程是一个渐进的均匀发展的过程，并没有孔洞崩塌现象发生；其剪切行为表现出脆性材料的一般特性。基于Hoek-Brown准则和帽盖模型，建立了孔隙介质动态破坏模型和动态双重屈服面模型。结合压剪实验数据，对模型进行了初步分析，分析结果表明了此模型的适用性。

铝球弹丸高速正撞击铝网防护屏破碎特性的数值模拟研究

管公顺, 牛瑞涛, 庞宝君

2013, 27(5): 671-676. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.003

PDF (366)

摘要:
采用LS-DYNA软件的光滑粒子算法，模拟铝球弹丸高速正撞击铝网防护屏，研究了弹丸撞击铝网防护屏破碎所形成的弹丸碎片云特性与弹丸撞击铝网位置的关系，分析了多层铝网防护屏叠加方式对弹丸撞击破碎的影响。结果表明，铝球弹丸撞击铝网防护屏所产生的碎片云形态随弹丸撞击位置的不同而不同，且弹丸碎片云前端出现触须状碎片簇，存在多处局部能量集中；弹丸撞击网丝交叉点时，弹丸碎片分布较均匀，碎片云主要扩展为薄膜状；多层铝网交错叠加时，弹丸碎片云扩散面积更大，剩余能量较小，有利于提高铝网防护屏的高速撞击防护能力。

弹头侵彻明胶运动模型参数研究

刘坤, 吴志林, 徐万和, 莫根林

2013, 27(5): 677-684. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.004

PDF (472)

摘要:
基于弹头侵彻明胶平面运动模型，建立了阻力系数CD0、升力系数CL0、翻滚力矩系数CM0、偏航阻尼力矩系数导数CZZ等关于弹头外形结构参数的函数。以56式7.62 mm普通弹为基础，分别改变其弧形部半径、尾部收缩比和圆柱部长径比，设计5种规格杀伤元，根据龙格-库塔法对运动模型进行数值计算，并对各杀伤元进行侵彻明胶实验。结果表明，4个系数能够准确合理地描述弹头外形结构对运动的影响，为弹药设计提供了理论指导。

定向战斗部爆炸驱动规律研究

耿荻, 马天宝, 宁建国

2013, 27(5): 685-690. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.005

PDF (421)

摘要:
针对展开型定向战斗部主装药设计了一种聚焦结构，采用数值模拟方法，对比分析了不同起爆方式对破片飞散速度及飞散区域的影响特性，并对三维模型的爆轰波传播方式及破片飞散情况进行了分析。数值模拟结果表明，距轴线端点1/8处对偶起爆方式的聚焦效果最好；三维模型在球形爆轰波的作用下，可以很好地控制破片的轴向定向集中飞散。通过静爆实验验证了数值模拟结果的合理性。

爆轰波在60光滑弯管中传播的动力响应过程研究

李健, 赵慧, 宁建国

2013, 27(5): 691-698. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.006

PDF (322)

摘要:
采用显-隐式附加Runge-Kutta方法和5阶精度的加权本质无震荡（WENO）格式以及基元反应模型，对规则爆轰波在60弯管中的传播过程进行了数值模拟研究。基元反应模型采用9组分48反应模型，反应气体为满足化学当量比的H2-O2混合气体，并用氩气稀释。数值模拟结果表明：弯管上壁面的衍射效应使得爆轰压力减小，胞格尺寸增大并伴有局部熄爆；下壁面的反射使得马赫杆后区域压力增大、温度升高，胞格尺寸减小；在弯管段，爆轰胞格的规则性很差，离开弯管大约0.45 m后恢复规则性；由于拐弯角的影响，爆轰波在下壁面存在马赫反射和规则反射两种模式；弯管出口端，反射横波受到爆轰波阵面固有横波的追赶压缩，形成了一道向上运动的爆轰横波。

爆炸载荷作用下不同面板厚度对泡沫铝夹芯板动力响应的影响

张培文, 李鑫, 王志华, 闫庆荣

2013, 27(5): 699-703. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.007

PDF (420)

摘要:
应用LS-DYNA3D有限元软件，对泡沫铝夹芯板在爆炸载荷作用下的动力响应进行了数值分析。通过面板厚度及芯层厚度的不同组合，分析了夹芯板在爆炸载荷作用下的变形模式及能量吸收规律。考虑了芯层压缩量、后面板挠度以及芯层和后面板能量的吸收情况。模拟结果对结构的抗爆能力工程设计具有一定的参考价值。

爆炸冲击荷载下土中平封头圆柱壳动力屈曲研究

纪冲, 张川, 龙源, 谢兴博, 刘强

2013, 27(5): 704-710. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.008

PDF (294)

摘要:
爆炸冲击荷载下土埋储油设施的动力响应研究是涉及公共结构设施安全的重要课题。以平封头圆柱壳结构模拟储油罐，根据土中圆柱壳的受力特征，利用修正的Winkler模型对圆柱壳-土相互作用进行描述，并给出确定模型参数的方法。基于在爆炸压力模拟器内进行的土埋钢质圆柱壳模型的爆炸压力加载实验，确定了壳壁周边荷载分布的合理简化模型。进而对平封头圆柱壳结构的动力屈曲问题进行了有限元数值计算，并根据Budiansky-Roth准则确定了临界屈曲荷载。通过对多工况下数值计算结果的分析，给出了临界屈曲荷载与土体弹性常数K的关系。

炸药条加载圆柱壳的数值模拟(Ⅲ)：对X射线力学效应的模拟等效性分析

毛勇建, 李玉龙, 陈颖, 黄含军, 王军评

2013, 27(5): 711-718. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.009

PDF (365)

摘要:
利用建立的解耦分析技术，结合旋转叠加法对炸药条加载圆柱壳的试验进行了大量工况的数值模拟。定义3个特征点环向应变的平均差异作为评价等效性的指标，发现了炸药条数量与壳体半径之比n/r对平均应变差异的控制作用，得到了正常（理想）、少量炸药条熄爆、考虑炸药条位置误差以及起爆不同步4种情况下平均应变差异随n/r的变化关系。数值试验结果为炸药条加载试验设计与结果评估提供了指导。

H2-O2/Air直接起爆形成爆轰临界能量的预测模型

张博, 白春华

2013, 27(5): 719-724. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.010

PDF (345)

摘要:
基于活塞做功模型，利用H2-O2/Air混合物爆轰临界管径和胞格尺寸，对直接起爆的临界能量进行预测，得出的预测结果和实验值吻合较好，可有效地预测H2-O2/Air混合物的临界起爆能量。基于预测模型得出在相同状态下，H2-Air混合物的临界起爆能量显著大于H2-O2混合物。进一步开展了ZND诱导区长度的研究，计算结果清晰地表明：在相同条件下，H2-Air混合物的诱导区长度明显大于H2-O2混合物，由于临界起爆能量与诱导区的长度通常为三次方的关系，因此导致前者的临界起爆能量大于后者。此结论与活塞做功模型得出的两者临界起爆能量的规律相符。

耦合Level Set方法处理介质界面研究

王星, 马天宝, 郝莉

2013, 27(5): 725-730. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.011

PDF (446)

摘要:
研究了耦合Level Set（LS）方法处理介质界面算法，通过对比旋转流场和剪切流场下的界面捕捉情况，给出了各种不同方法在处理介质界面过程中的优缺点，分析了产生这种现象的原因。通过对比分析得到，耦合粒子Level Set（Particle Level Set，PLS）方法以及耦合Level Set和VOF（Coupled Level Set and Volume of Fluid，CLSVOF）方法相比于单纯的LS方法，在流体守恒性质方面有很大的提高，PLS方法可以根据撒播粒子和精确追踪示踪粒子修正LS界面；而CLSVOF方法可以通过重构界面和体积输运，重新初始化LS函数。在实际物理应用中，PLS方法多次重新撒播示踪粒子会降低界面精度，且对每个示踪粒子的追踪需要加大CPU内存，而CLSVOF方法更加高效和合理。

冷激波灭火系统中激波对扑灭油盆火焰影响的研究

蒋耀港, 马宏昊, 沈兆武, 范志强, 汪泉

2013, 27(5): 731-737. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.012

PDF (366)

摘要:
为了研究冷激波灭火弹爆炸后形成的激波对扑灭油盆火焰的影响，首先采用纹影实验装置，观察小尺寸下不同灭火介质爆炸抛洒后的激波现象和激波强度；然后采用数值模拟的方法，模拟弱激波在气/液界面处的传播情况；最后采用高速摄影机拍摄冷激波灭火系统扑灭油盆火的实验过程，并对比分析各张图片同等位置处高色阶随时间的变化情况。通过实验发现，灭火介质爆炸抛洒后能形成激波，但激波强度较弱；当弱激波通过气/液界面时，液面上方会形成马赫反射，液面出现扰动，激波强度随距离的增加而不断衰减；前期高色阶百分比的变化弱于后期色阶百分比的变化。因此在比药量较小的冷激波灭火系统中，激波对扑灭油盆火焰的影响弱于介质抛洒。

外应力下交换偏置双层膜角度关系曲线的中心偏移现象

郭子政, 胡旭波, 罗志环

2013, 27(5): 738-744. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.013

PDF (410)

摘要:
研究了外应力与易轴夹角为任意角度时铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置对外磁场取向角0的的依赖关系，特别是矫顽力和偏置场曲线的中心偏移现象。由于斯通纳-沃尔法斯模型和能量极小原理只能给出0部分取值下的矫顽力解析表达式，将不满足能量极小原理的0取值部分的矫顽力用转换场近似，得到矫顽力的分段函数形式。数值计算显示，矫顽力和偏置场角度关系曲线是否发生中心偏移与取值有关：=/4时，应力造成等效各向异性场强度的改变，并造成矫顽力和偏置场曲线中心的偏移；=/2时，应力只改变等效各向异性场强度，而矫顽力和偏置场曲线不发生中心偏移。因此发生曲线中心偏移的条件是有效各向异性场对易轴的夹角*不为零。另外，只有*0时，才能发生交换偏置场的阶跃现象，说明该阶跃现象是转换场在*附近奇点造成的。

模拟柴油油箱爆炸过程的实验研究

朱英中, 鲁长波, 安高军, 解立峰

2013, 27(5): 745-750. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.014

PDF (295)

摘要:
为了研究柴油在外界能量作用下的燃爆特性，在无约束实验条件下，使用高速摄像及红外热成像手段，观测了模拟油箱内柴油着火、爆炸的过程，分析了柴油最小点火能与点火位置的关系，并对不同点火位置处的爆炸火球表面温度分布和火球参数进行了比较。结果表明：油箱内柴油的着火爆炸过程呈现爆炸火球和池火两个典型阶段；油箱蒸汽区的最小点火能为45.59 kJ，燃料区的最小点火能为307.20 kJ，燃料区的最小点火能是蒸汽区的6.7倍；在蒸汽区内，最小点火能量与点火位置无关，点火位置距油/气分界面越远，爆炸火球的表面最高温度越低、面积越小、辐射总能量越低，油/气分界面处点火形成的爆炸火球危险性最高。

基于VESF起爆系统MEFP装药的数值与实验研究

杨伟苓, 姜春兰, 王在成, 许俊峰

2013, 27(5): 751-756. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.015

PDF (369)

摘要:
为提高爆炸成型弹丸对目标的定向毁伤效果，设计了一种基于VESF起爆系统的多爆炸成型弹丸装药结构，采用LS-DYNA软件对VESF起爆系统产生的平面波和起爆方式对多爆炸成型弹丸装药威力的影响进行了仿真计算，并通过靶场实验进行了验证。结果表明：采用VESF起爆系统的多爆炸成型弹丸装药产生的爆炸成型弹丸速度较高，可实现多个爆炸成型弹丸的高定向度飞散，并可引爆长径比很大的炸药装药。

基于接触算法的电磁轨道发射装置的磁场-结构耦合数值分析

尹冬梅, 栗保明

2013, 27(5): 757-762. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.016

PDF (399)

摘要:
针对电磁发射装置结构分析中的电磁力加载问题以及共节点法计算出现的一些不真实现象，提出了采用多点约束和增广拉格朗日的接触混合算法，对电磁轨道发射装置进行了二维磁场-结构耦合的数值模拟分析。仿真结果表明：导轨所受电磁斥力、最大磁通密度的变化趋势与加载电流的变化趋势相近；发射装置中各结构材料的不同匹配，对其结构动态响应有较大影响。该方法使得导轨上所加载荷更符合实际，且避免了某些结合面出现不真实的拉伸应力，是进行电磁发射装置结构分析的有效方法。

小型车载式二级轻气炮加载系统的爆轰实验研究

于川, 庞勇, 曹仁义, 虞德水, 孙永强, 张蓉, 杨桂红, 仝延锦, 施尚春, 朱子标, 张旭

2013, 27(5): 763-767. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.017

PDF (350)

摘要:
加载系统和相应的实验测试系统。利用该系统开展了球形和柱形弹丸撞击带盖RHT-901、JOB-9003、TA01等炸药的实验，结果表明：该实验加载系统具备机动灵活和应用范围较宽的特点，可实现以较大药量炸药实验件为目标的研究。

高压处理对7075铝合金微观力学性能的影响

王海燕, 刘琳, 谌岩, 赵军, 刘建华, 张瑞军

2013, 27(5): 768-772. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.018

PDF (322)

摘要:
借助纳米力学测试系统测试了4 GPa压力处理前、后7075铝合金的硬度、弹性模量和塑性变形量，并结合对其显微组织的观察，探讨了高压处理对7075铝合金微观力学性能的影响。结果表明：4 GPa压力处理能增大7075铝合金的硬度和弹性模量，减小塑性变形量，有效地提高了合金抵抗变形的能力。

JOB-9003炸药爆轰性能的热老化效应研究

王建, 傅华, 文尚刚, 谭多望, 高大元

2013, 27(5): 773-777. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.019

PDF (522)

摘要:
针对贮存老化对炸药爆轰性能的影响，开展了JOB-9003炸药的热加速老化实验和爆轰性能实验，对比了老化前、后炸药样品物理参数和爆轰性能的差异。实验结果表明，热加速老化180 d后，炸药样品的密度和质量略有减小，样品的内径和外径略有增加；实验获得的老化炸药样品的平均爆速略有下降，而样品的球面发散爆轰波的波形和波形差与未老化样品的实验结果无明显差异，说明热加速老化180 d对样品的爆轰性能没有影响。

金属材料微扰动增长问题的数值模拟研究

潘昊, 吴子辉, 胡晓棉, 杨堃

2013, 27(5): 778-784. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.020

PDF (580)

摘要:
金属材料微扰动增长过程包含了材料大变形、高压及高应变率加载等复杂材料动态响应过程。改进了黎曼解光滑粒子法，并采用改进的光滑粒子法结合有限元方法，对不同初始扰动的增长过程进行了数值模拟，计算结果与实验结果符合较好。计算结果表明，在不同初始扰动下，扰动侧部变形的应变率存在明显差异，并且扰动增长过程受屈服强度的影响较大。该方法可以作为研究金属材料微扰动增长过程的数值方法之一。

超高压提取富含诺卡酮柚皮精油工艺的研究

武艳梅, 陈芹芹, 甘芝霖, 王继恩, 倪元颖

2013, 27(5): 785-792. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.021

PDF (500)

摘要:
以胡柚皮作为实验材料，探索超高压技术提取富含诺卡酮的柚皮精油的工艺。通过单因素实验，研究了提取压力（200~600 MPa）、保压时间（5~25 min）、液料比（10~30 mL/g）以及粉碎程度（20~60 目）4个因素对精油中诺卡酮含量的影响，并在此基础上采用响应面法对提取压力、液料比和粉碎程度进行了工艺优化。结果表明，在提取压力为300 MPa、液料比为20 mL/g、粉碎程度为30目的条件下，提取得到的精油中诺卡酮含量最高，为20.50 mg/g。说明超高压提取技术能有效提取和保留柚皮精油中的诺卡酮，是一种高效节能的新型柚皮精油提取方法。

2013年第27卷第5期

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