平头弹丸正撞击下延性金属靶板的破坏模式

 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。     

锥头弹丸穿透薄钢板的实验研究

 为了研究延性薄靶的穿透性能,进行了90°锥头弹丸穿透薄钢板的准静态和动态实验。通过准静态实验,得到了4种不同厚度钢板的载荷-压入位移曲线及破坏模式;结合膜力理论模型及纯弯静塑性破坏模型,对实验结果进行了分析,得出：对于薄靶,大变形膜力起主导作用,随着靶厚增加,弯距在板整体变形过程中的影响逐渐增大。通过动态穿透实验,得到了弹丸穿透4种不同厚度钢板的入射速度、残余速度及靶板破坏模式,计算得到穿透耗能。最后,将准静态实验与动态实验结果进行了对比讨论。     

平头弹穿透接触式双层金属板的理论研究

在工程实践中,为提高靶板的抗弹性能通常用双层板代替单层板,对平头弹穿透等厚接触式双层金属板进行了理论研究。基于先前单层金属板的穿透理论和实验研究,提出了等厚接触式双层金属板穿透的新模型,利用靶板破坏的应变失效准则分别求出两层板发生的最大整体变形及消耗的能量,根据能量守恒求得双层板的弹道极限。模型预测结果与有限的实验数据吻合较好。当总厚度大于绝热剪切冲塞临界厚度值时,双层板的弹道极限明显高于单层板的弹道极限;小于该值时,双层板与单层板的弹道极限差别不大。     

厚金属靶在弹丸打击下的侵彻与穿透

 给出了预测厚金属靶在不同形状弹头弹丸大速度范围内打击下侵彻与穿透的简单分析方程。在方程的建立过程中，假定变形是局部化的、冲击能量仅由侵彻过程吸收，并进一步假定靶材料对弹丸的平均阻（压）力由两部分组成：一部分基于空穴膨胀理论由于靶材料弹-塑性变形所产生的准静态凝聚阻力；另一部分是考虑了速度效应后的动压力。推导出了预测靶侵彻深度和弹道极限的方程表达式，并与金属靶在不同形状弹头弹丸大速度范围内打击下侵彻与穿透的实验进行了比较。理论预测与实验结果吻合得很好。     

简论金属材料JC本构模型的精确性

通过比较JC模型预测结果与6种金属(2024-T351铝合金、 6061-T6铝合金、OFHC无氧铜、4340高强钢、Ti-6Al-4V钛合金和Q235软钢)在不同应变率及温度下的实验数据,对JC本构模型的精确性进行了关键评估。为了进一步评估其精确性,采用JC本构模型和失效准则对平头弹正撞2024-T351铝合金靶板进行数值模拟,并与实验结果比较。结果表明:JC本构模型只适用于中、低应变率和温度下的Mises材料,对非Mises材料该模型预测的剪切应力-应变曲线和失效与实验结果吻合较差;同时,JC本构模型的精度随应变率和温度的提高而降低,特别是在高应变率条件下利用实验得到的动态增强因子进行相应数值模拟时,所得计算结果与弹道穿透实验结果不一致,说明其表达式(即准静态应力-应变关系×动态增强因子)是不恰当的。     

钢芯弹冲击高强度钢过程的数值模拟分析

 通过材料特性实验获得7.62 mm×39 mm普通钢芯弹弹芯、N-1高强度钢靶板材料的力学本构模型参数,建立了弹体和靶板的精细有限元模型。对靶板钢材的J-C断裂准则进行改进,并在LS-DYNA软件中实现。应用改进的断裂准则进行了N-1钢受普通钢芯弹垂直冲击过程的数值模拟,计算结果可更准确地反映出实验中靶板出现的绝热剪切冲塞行为,冲塞尺寸较接近实验结果,弹道极限速度也与实验吻合。由此克服了基于原J-C断裂准则计算的缺陷——靶板发生与实验结果不符的拉伸型破坏、冲塞尺寸明显偏小。     

基于速度势侵彻模型的应用研究

 研究了Rubin等人提出的基于Rankine卵形体速度势函数分析的侵彻模型。根据该侵彻模型的基本方法编制了计算程序,计算头部形状为锥形、卵形和球形的长杆弹体垂直碰撞靶板时的侵彻深度和穿透靶板后的剩余速度,分析侵彻模型对不同头部形状的长杆弹体的适用性。另外,利用该分析方法计算并分析了卵形头部长杆弹体对铝靶侵彻和穿透的缩比模型问题,用分析方法验证了无量纲侵彻深度和剩余速度相等的侵彻几何相似规律,同时得到了弹体减加速度与几何尺寸成反比的重要结论。最后对混凝土靶板的侵彻与穿透问题进行了尝试计算,得到了同实验基本一致的计算结果并对其进行了深入分析。     

刚体与SPH耦合的三维数值方法研究

 研究了刚性体与SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）方法相耦合的计算方法和技术,以此技术为核心,在原有三维综合拉氏程序CL3D的基础上,研制了适用于斜侵彻问题数值研究的刚性弹体与SPH靶体耦合计算的拉氏三维数值模拟程序CRSPH3D。针对金属材料编入了Johnson-Cook本构模型计算模块,针对混凝土材料编入了Johnson-Holmquist本构模型及与之配套的损伤模型和状态方程等的计算模块。用研制的计算程序对弹体分别正碰和斜碰穿透中厚铝靶和侵彻厚混凝土靶的过程进行了数值模拟计算和分析。结果表明,对于铝靶穿透问题,模拟计算得到的弹体剩余速度、弹体动能损失和贯穿图像与实验结果符合得较好。对于混凝土靶的侵彻问题也得到了与实验现象一致的、定性合理的图像。     

弹体斜撞击单层金属薄靶的数值仿真

通过调用ABAQUS子程序引入修正的靶板J-C本构模型和修正的应力三轴度三分段式失效准则,开展了平头、卵形弹0°~60°斜撞击单层Q235钢薄靶的数值仿真计算,分析了弹体头部形状、撞击角度对靶板防护性能及失效模式的影响,同时对弹体击穿靶板后的角度偏转问题进行了分析,并提出了一个改进的角度偏转半理论模型。结果发现:平头弹在各个撞击角度下较卵形弹更容易击穿靶板;靶板的防护性能与弹体造成的靶板损伤及失效模式紧密相关,单层靶板在平头弹以同一角度分别低速和高速斜撞击后具有不同的失效模式,而在卵形弹斜撞击下失效模式相差不大;仿真与实验结果吻合较好。     

高速碰撞过程中应变硬化材料靶动态响应研究

 给出了适用于可压缩、弹塑性、按幂次律应变硬化材料的动态柱形腔膨胀模型和侵彻模型，并编制了相应的计算程序。腔膨胀模型给出靶中应力分布情况，侵彻模型根据腔膨胀模型的有关结果来预估具有锥形头部的刚性弹丸侵彻半无限厚靶的最终侵彻深度以及贯穿薄靶时的弹丸剩余速度和弹道极限速度。给出了钨合金弹丸正碰5083-H131铝靶和钢弹丸正碰6061-T651铝靶的一些计算结果，计算结果与实验结果及二维拉氏弹塑性LTZ-2D程序的数值模拟结果符合得很好。     

锥头弹丸撞击下FRP层合板的侵彻与穿透的理论研究

 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。     

空间r射线谱(Ⅱ)

2　r射线谱的功用 (1)耀斑中粒子相互作用模型的推断 太阳耀斑中粒子相互作用模型有厚靶模型和薄靶模型两种.这里的厚靶和薄靶与核物理、粒子碰撞物理中的厚、薄靶的含义有相似之处,这就是厚靶粒子经相互作用后全被吸收,而薄靶则有部分粒子逸出.在耀斑模型中,就含能粒子的情况来说,薄靶模型是指加速粒于由于碰撞和核互作用造成的能量损失正好为连续加速机理带来的能量输入所平衡,即在相互作用区有含能粒子逸出,而厚靶模型则是指粒子在太阳大气中被阱获和慢化,并且全部粒子都经历相互作用而无逸出.就电磁辐射的情况来说(X射线、r射线),厚靶…     

利用GEANT4和TALYS研究中子与铁作用的次级中子双微分截面

铁的次级中子双微分截面对核装置的设计、运行与维护具有重要作用。相关实验数据缺乏,且评价数据不完善,需要使用可靠的核理论模型进行计算。本工作利用GEANT4程序结合不同的中子评价数据计算了8.17, 11.5, 14.1和18 MeV等入射能量下中子轰击薄铁靶不同出射角度的次级中子双微分截面;同时利用TALYS程序和GEANT4程序结合BIC、BERT和INCLXX模型计算了25.7, 65, 100和150 MeV等入射能量下中子轰击薄铁靶不同出射角度的次级中子双微分截面,并与实验数据进行对比。研究表明,在20 MeV以下能区,ENDF/B-VIII.0库的计算结果与实验数据符合较好,BROND-3.1、CENDL-3.1、JENDL-4.0u和JEFF-3.3库的计算结果与实验数据存在差异。在20~150 MeV能区,GEANT4程序的BERT模型和TALYS程序的计算结果与实验数据符合较好,INCLXX模型和BIC模型的计算结果与实验数据存在分歧。整体来看,需要对铁的中子评价数据和核反应理论模型做进一步研究。     

高能通量脉冲电子束作用下钽靶破坏初步研究

 使用Monte-Carlo程序MCNP在2维情况下模拟得到了高能通量脉冲电子束在钽金属靶中的能量沉积。根据能量沉积的模拟结果以及实验后靶上穿孔的大小和形貌,提出了电子束对不同结构钽金属靶破坏的物理机制。由于能量沉积的差异,1 mm实心靶中的热激波在一定时间内沿径向和轴向持续对靶材进行压缩,而在叠靶中这种压缩效果并不明显,因此实验后1 mm实心靶上穿孔的大小几乎是叠靶上的两倍。根据理论模型分析得到的靶材熔融喷射和层裂现象与实验结果相吻合。     

直流磁控溅射Cr-Cr2O3复合金属陶瓷薄膜光学特性研究

采用直流反应磁控溅射技术在不同靶电流条件下制备了Cr-Cr2O3金属陶瓷薄膜,并利用椭偏仪测量了薄膜的光学常数.采用修正的M-G(Maxwell-Gannett)理论对不同靶电流条件下沉积的Cr-Cr2O3金属陶瓷薄膜的光学常数进行了理论计算,并将理论计算结果与实验数据进行了比较.结果表明:随着靶电流的增加,膜层中金属微粒体积百分比增加,金属微粒的平均半径随之增加,且金属微粒逐渐趋于扁圆形,理论计算结果与实验结果吻合较好.     

锥头弹丸撞击下固支金属厚靶的侵彻与穿透的理论研究(英文)

研究了在不同速度的刚性锥头弹丸撞击下固支金属厚靶的侵彻和穿透性能。假定靶板的变形是局部化的,且冲击能量仅通过侵彻过程吸收,同时假定弹体在侵彻过程中表面所受靶体的平均压力是由基于空穴膨胀理论的靶体材料弹塑性变形所引起的静态阻力以及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静阻力要进行自由表面效应修正,而且动阻力是瞬时侵彻速度的函数。获得了锥头弹丸在侵彻和贯穿过程中的弹道极限速度和残余速度的公式。将理论预测与实验结果进行比较,发现两者符合得很好。     

弹体侵彻混凝土开坑阶段阻力的计算

为了研究弹体侵彻开坑过程中弹头表面阻力,采用应力波表层损伤理论分析了混凝土开坑区的侵彻特性,并在应力波反射形成层裂的基础上解释了靶面成坑机理,建立了计算开坑区弹头表面阻力的新模型,通过数值仿真和实验方法对新模型进行验证。结果表明:数值模拟和实验与新模型的计算结果吻合较好,开坑过程中弹体表面阻力与速度和弹体头部形状有关。新模型能够较好地描述开坑深度与速度的关系,适用于弹体侵彻混凝土靶的阻力计算,克服了Forrestal半经验法的不足。     

薄铝埋点等离子体K线光谱半定量实验测量

 提出了一种薄埋点靶：直径为200 mm、厚度为0.1 mm的铝点埋在20 mm厚的CH膜底衬中，表面再覆盖0.1 mm厚的CH膜。在星光Ⅱ激光装置上利用束匀滑激光打该埋点靶，在靶前向采用胶片记录的晶体谱仪测量铝离子K线谱，获得了铝离子K线谱半定量实验结果。并开展了非平衡铝等离子体发射光谱的理论计算分析。研究结果表明：采用单一等离子体状态且不考虑自吸收效应模拟计算获得的理论谱与实验谱符合较好，通过激光打薄埋点靶能够产生均匀的用于研究离化动力学和原子结构计算理论的光性薄高温等离子体。     

PELE弹丸壳体的损伤断裂模型

结合横向效应增强型侵彻体(PELE)侵彻金属靶板的数值模拟结果和实验结果,将PELE弹丸壳体膨胀断裂过程分为加速膨胀和匀速膨胀两个阶段。在封加波提出的损伤度模型的基础上,推导得到PELE弹丸壳体的损伤断裂方程;并通过PELE壳体断裂实例计算了PELE弹丸壳体膨胀断裂过程的参数,分析了弹丸着靶速度与壳体断裂之间的关系,为PELE弹丸设计提供了理论指导。     

冲击载荷下混凝土本构模型构建研究

 在对混凝土动态力学性能和现有本构模型综合分析的基础上,构建了一个新的适用于冲击响应问题数值分析的混凝土本构模型。该本构模型全面考虑了压力、应力第三不变量、变形的硬化和软化、应变率强化以及拉伸损伤等各个影响因素。将其加入LTZ-2D程序,确定了本构模型参数,对混凝土靶板的穿透问题进行了数值验证分析。计算得到的弹体剩余速度同实验结果基本一致,同时得到了混凝土靶板破裂的计算图像。计算结果及其分析表明,所构建的本构模型能够较好地反映冲击载荷作用下混凝土动态响应的主要特性。