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引证文献高精度的晶格常数测量能够用于量化单晶的品质和材料的状态方程。为此，提出了一种迭代算法，用于求解基于激光单晶X射线衍射实验的伪Kossel投影中X射线与样品的作用点，从而提升晶格参数的测量精度。通过单晶铁的静态实验验证了该方法。随后，采用该方法获得了动态压缩下LiF单晶的压缩度和旋转角。这种方法为极端条件下单晶材料结构变化的原位表征提供了强有力的工具，在状态方程和相变研究方面具有重要意义。
为探究不同碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced plastic，CFRP）布层数对轴压煤圆柱力学特性及能量演化的影响，结合室内单轴压缩试验，采用有限差分-离散元法（FDM-DEM）进行数值模拟。试验结果表明，无论是未约束煤圆柱，还是CFRP约束样本，应力-应变曲线均经历了压密、弹性、屈服和峰后4个阶段。CFRP布约束样本在屈服和峰后阶段表现出明显的延性破坏，其平均峰值应力、峰值应变和弹性模量分别比未约束样本高出约2、2.5和1倍。数值模拟结果显示：随着CFRP布层数...
通过缠绕的方式可以增加绳索界面的接触摩擦系数，进而提升其应用的安全性与稳定性，然而，当前关于高弹性模量与低弹性模量纤维缠绕的粘滑特性及动摩擦力学行为的研究尚不充足，特别是其与速度相关的粘-滑转换机制尚欠缺。本文基于此设计了纤维缠绕的界面粘滑实验，研究了弹性模量较高的碳纤维以及弹性模量较低的聚合物纤维在不同加载条件下的界面摩擦力学性能，探讨了不同加载速度以及界面润滑条件对两种纤维滑移时的影响规律。研究结果表明界面间的滑动状态主要由材料的弹性模量以及界面间滑移速度共同决定，低弹性模量材料相较于高弹性...
镁合金在汽车、航空航天、电子工业等领域的应用日益广泛。为了准确描述AZ31B镁合金在高速冲击荷载作用下的响应，建立了金属动态本构模型，并编译成VUMAT用户子程序。采用万能试验机进行了光滑圆棒的准静态拉伸和异形剪切试验，基于ABAQUS/EXPLICIT建立了有限元模型，通过数值模拟校准了AZ31B镁合金的强度模型和失效准则的相关参数。通过对比数值模拟结果与0.5-cal FSP子弹及20 mm FSP子弹冲击AZ31B镁合金靶板试验结果，验证了模型的精确性和适用性，分析了弹头形状和靶板厚度对弹...
针对镀于石英上的亚微米铝膜样品，将飞秒激光（脉宽35 fs、能量0.5 mJ、中心波长800 nm）聚焦其表面，通过激光烧蚀引起铝的快速热膨胀，驱动冲击波传播，使铝样品获得高压加载。透过铝样品背面的石英窗口，采用频域干涉技术，同时测量了冲击径向位移轮廓、粒子速度和冲击波传播速度。通过监测脉冲能量和打靶位置，提高了多发次实验的重复性。采用相位比较算法对实验数据进行分析，实现了亚纳米级的位移分辨率和亚皮秒级的时间分辨率，成功地获得了铝膜在约130 GPa压力下的界面冲击轮廓演化历史。
水镁石（Brucite）是俯冲带水饱和橄榄岩的重要组成矿物之一，其体积分数可高达15%。研究水镁石在高压下的弹性波速对于理解俯冲带含水橄榄岩的物质组成、速度结构以及水在深部的循环具有重要意义。以Mg(OH)2试剂为初始材料，在4 GPa、523 K的条件下热压2 h，合成了致密的多晶水镁石。在高达14 GPa的压力下，采用超声干涉法测量了水镁石的弹性波速和模量。研究发现，水镁石的弹性波速和模量随压力的增加而增大。结合地震学层析成像结果和矿物组合模型，利用Voigt-Reuss-Hill（VRH）...
为解决材料或结构在服役环境中的内部应力难以评估的问题，提出了一种有限元与微压入测试相结合的方法。以CoCrFeNiMn高熵合金为例，分别在不同加载速度下开展了压缩、剪切和微压入测试，并基于非对称初始屈服函数、Swift硬化与关联流动法则，构建了该材料的弹塑性本构模型。利用应力积分算法将该本构模型程序化，并接入ABAQUS有限元软件中，通过对比分离式霍普金森压杆与压入模型的有限元模拟结果和实验结果，验证了模型的可靠性。基于分离式霍普金森压杆模型，进行了动态压缩实验的数值模拟，并将不同动态变形时刻的...
为了提高现场混装乳化炸药的爆炸性能，将氮元素含量丰富的氮化硅引入炸药，通过空中爆炸、爆速和铅柱压缩实验，测定了氮化硅含量对现场混装乳化炸药空中冲击波参数、爆速和猛度的影响。实验结果表明，随着氮化硅含量从0%提升至1.2%：炸药的密度由1.02 g/cm3提升至1.11 g/cm3；空中冲击波压力峰值由0.1156 MPa提升至0.2977 MPa再下降到0.2408 MPa，最大峰值为最小值的1.57倍；比冲量由9.22 Pa•s提升至23.00 Pa•s再下降到19.59 Pa•s，最大比冲量...
为提升现有类混凝土材料的动态性能，在超材料混凝土基质中加入橡胶骨料形成新型抗冲击材料，并对其细观力学模型在冲击荷载作用下的动态响应进行数值模拟。对试件内各组分含量、级配、分布情况及适用材料模型进行系统标定和验证，进而分析了橡胶超材料混凝土在冲击荷载下的衰波能力及各组分相互作用规律。充分探讨了橡胶骨料在高幅值荷载下对橡胶超材料混凝土破坏模式、损伤区域和损伤程度的影响，并对橡胶含量及粒径进行参数分析。数值结果表明：橡胶骨料的加入不仅使混凝土的损伤区域呈现“分散”特征，还能够有效减缓试件损伤程度；橡胶...
采用准静态单轴压缩实验、循环压缩实验和有限元数值模拟，对不同角度、间距和连接方式的多层嵌套内凹六边形单胞结构及其串联结构的变形行为和吸能特性进行分析。结果表明，多层嵌套结构多发生剪切变形，应力小且多集中在斜杆连接处；角度更大、间距更小的交替方式连接的单胞结构拥有更长的平台期；负泊松比单胞结构的角度为65°的试件吸能更好，且同向连接以及间距增大有助于吸能的提升；角度和间距对串联结构平台期的影响与单胞结构相同，连接方式的影响则相反；角度和间距的增大、连接方式的改变与吸能成正反馈；在循环压缩实验下，试...
爆炸抑制技术是减轻瓦斯爆炸事故灾后影响的重要手段。为探究两相复合抑爆剂的抑制效果，选取碳酸钾改性干水粉体和六氟丙烷（C3H2F6）气体为抑爆介质，通过试验研究了二者复配影响下甲烷爆炸压力和时间参数的变化规律，并对其协同抑爆机理开展了理论分析。试验结果表明，在富燃工况下，甲烷爆炸的快速燃爆时间和持续燃烧时间随着碳酸钾改性干水和C3H2F6配比的增加而增加，碳酸钾改性干水大幅提升了C3H2F6的抑制效果。贫燃、化学当量比和富燃工况下，气-固两相抑制剂的临界抑爆配比分别为5%-6 g、3%-6 g、1...
爆破开挖是提升运河航道扩挖效率的重要施工方法，但其引起的爆破振动效应可能对既有水道的桥梁下部结构产生不利影响。为阐明桥梁下部结构在爆破开挖振动作用下的动力响应特性，依托平陆运河航道扩挖爆破工程，结合经现场测试验证的有限元数值模拟方法，分析了爆破影响下邻近桥梁下部结构的应力和振速分布特征，基于最大拉应力准则，提出了桥梁下部结构的安全振速阈值。结果表明：在运河爆破开挖振动作用下，桥梁桩基与承台交接处产生最大拉应力；下部结构振动较大的部位主要位于桩基；以承台为监测点的桥梁下部结构的安全允许振速为3.2...
剪切增稠液（Shear Thickening Fluid, STF）浸渍凯夫拉（Kevlar）织物是一种新型复合材料，与纯Kevlar织物相比，具有更好的抗冲击性能，研究其动态本构模型具有重要的理论意义和应用价值。首先，通过引入动态增强因子（应变率效应）和残余强度因子，结合STF的流变特性与纱线拔出实验结果，发展了STF浸渍Kevlar织物的连续介质损伤力学本构模型；然后，利用提出的本构模型，开展了不同冲击速度下STF浸渍Kevlar织物侵彻的数值模拟；最后，将模拟结果与文献中的相关实验结果进行...
利用纤维水泥板、蜂窝铝板和铝合金板组合设计了一种新型的变电站装配式墙板结构，通过实验研究了该结构在爆炸载荷下的动力响应特性。考察了不同炸药量、不同装药距离时的超压载荷特征，分析了蜂窝孔径等参数对结构变形失效模式、背爆面挠度及应变、芯层压缩量、纤维水泥板裂纹分布的影响。结果表明：在有限空间内，爆炸超压的时间特征与在无限空间中类似，中心独立测量的超压峰值和正压持续时间分别为边缘直接测量的2.4～10.0倍和0.44～0.71倍；结构主要呈现前面板凹陷、后面板凸起的变形模式；迎爆面纤维水泥板水平裂纹多...
结合实验与数值模拟，系统地分析了泡沫铝夹芯管在侧向爆炸载荷下的动态响应和能量吸收性能。通过弹道摆锤系统，开展了一系列侧向爆炸实验，分析了结构的几何参数、泡沫铝的相对密度以及炸药质量对泡沫铝夹芯管变形模态和抗爆性能的影响，获得了泡沫铝夹芯管在爆炸载荷作用下的最终变形模态和挠度。基于实验结果，通过数值模拟进一步比较了泡沫铝夹芯管和空心圆管夹芯管的抗爆性能，对空心圆管夹芯管在梯度和非梯度设计下的表现进行了对比分析。结果显示：在相同条件下，空心圆管夹芯管的最终变形均大于泡沫铝夹芯管，但两者之间的差异并不...
为解决机器学习岩爆预测中存在离群样本、样本不均衡、麻雀搜索算法易陷入局部最优等问题，从数据预处理和算法改进两个角度建立岩爆预测模型。首先，基于岩性条件、应力条件，选取围岩最大切向应力、抗压强度、抗拉强度和弹性能量指数作为特征指标，采用3种机器学习算法，结合5折交叉验证方法，构建预测模型。在数据预处理阶段，收集174组国内外岩爆案例建立数据库，针对离群样本，引入局部异常因子（LOF）算法，根据岩爆等级逐级检测并剔除离群样本；针对样本不均衡，引入自适应过采样方法（ADASYN）增加少数类样本数目。采...
为解决Invar合金在实际应用中硬度低，使用寿命有限的问题，采用双辉等离子表面合金化技术(DGPSA)在Invar合金表面制备了Mo及CoCrFeNiMn硬质涂层，使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)研究了两种涂层的相结构、微观结构及元素分布。采用纳米压痕法研究了加载应变率对于两种硬质涂层表面硬度、弹性模量和蠕变性能的影响。制备Mo涂层厚度约为8.3μm，涂层内部致密均匀,涂层具有体心立方结构(BCC)；制备的CoCrFeNiMn涂层约为10μm，涂层内部...
C3N4在超硬材料合成和光催化等方面有广泛的应用，但对它在高压高温下的相变和物理行为并不完全清楚，因此研究其热化学状态方程十分必要。本文利用分解相边界及常温压缩线数据，为定量研究C3N4热化学状态方程提供了一种高精度、低成本的新方法。本文为C3N4的石墨相和正交相建立了三项式热化学状态方程，由它计算的诸多物理量都与第一性原理计算值和实验值吻合良好，证明了热化学状态方程的可靠性。本文利用C3N4热化学状态方程对特定温度压力下C3N4的争议相做出了初步判断。本文尝试将C3N4热化学状态方程加入到新型...
针对实际应用中激波与物质近表面孔洞和杂质等相互作用中的界面邻近效应，通过数值模拟开展了下游平面重-轻界面对激波诱导重气柱演化影响的简化机理研究。结果表明，激波冲击气柱形成的衍射和透射波系依次冲击下游界面，在气柱与下游界面之间形成来回反射的波系结构，这些波系不仅影响气柱的界面演化，而且在下游界面诱导产生射流。在不同的界面间距条件下，气柱外部衍射波系在下游界面的反射波系类型不同，这些反射波系及气柱内部聚焦波系冲击气柱右极点的先后顺序也存在差异。在界面间距较小时，气柱射流可以穿透气柱与下游界面之间的间...
RHT本构模型(Riedel-Hiermaier-Thoma model)被广泛地应用于爆炸冲击、侵彻等问题的数值模拟和分析中，而模拟结果的准确性很大程度取决于所采用的本构模型和模型中的参数取值。为完成不同岩石RHT模型中参数B、gt*、e0c、e0t、ec、et的敏感性分析及参数确定，利用LS-DYNA开展单一因素变化下的弹体侵彻靶体及SHPB冲击试验进行模拟试验，分析其取值变化对模拟结果的影响，进而通过正交试验对参数交互效应分析并进行确定。研究结果表明：不同工况条件下，参数B、gt*、e0c...
