非均匀性对自由面粒子速度信号的影响

在平板撞击实验中,通常利用应力计或VISAR来获得样品中应力历史或自由面粒子速度信号来研究材料的动态力学性能.本文采用含预制缺陷的K9玻璃作为研究对象,利用口径为37mm火炮加载装置,在靶样品的自由面上2 mm线长度范围内,利用16路激光多普勒探针测量系统(DPS),对样品自由面不同位置的自由粒子速度同时进行测量,此方法不同于传统的单点VISAR测量样品自由面速度,其空间分辨率为127μm,可分辨材料内部非均匀性(尺寸大于127μm的夹杂、缺陷等)对自由面速度信号的影响.本文的实验方法可为从细观尺度研究材料动态力学性能提供一种研究思路.     

冲击加载下K9玻璃中预制缺陷对样品后界面速度影响的数值模拟

用数值模拟方法研究K9玻璃中的预制缺陷对自由面粒子速度的影响。K9玻璃以317m/s速度碰撞带有缺陷的K9玻璃靶板,自由面粒子速度历史曲线表明没有破坏波出现,计算结果和实验结果符合较好。同时模拟研究了缺陷位置和缺陷大小对自由面粒子速度的影响,计算结果表明,不同位置和大小的缺陷对自由面粒子速度影响较大。     

32型多路时间间隔测量仪介绍

多路时间间隔测量仪用于爆速、弹速、冲击波速度、自由面速度等爆轰参数测量,是爆轰物理、冲击波物理、常规武器研究不可缺少的仪器。仪器采用时间放大式模拟内插原理、组件式结构,能同时测量一个起始脉冲和32个停止脉冲信号之间的时间间隔,测时范围80ns~820 ms,时间分辨率1ns,     

阵列DPS测量技术在材料动态力学性能研究中的应用

利用?37mm 火炮加载装置,在平板撞击下,以含预制内部缺陷的K9玻璃作为实验样品,采用具 有高空间-时间分辨率的阵列式多普勒探针测量技术(空间和时间分辨率分别为127m 和50pm),测到了样 品后界面不同位置的粒子速度。简略分析了材料内部缺陷对样品自由面粒子速度信号的影响,探索了从细- 微观尺度研究材料动态力学性能的实验方法。     

TATB基钝感炸药JB-9014的冲击起爆反应增长规律

采用铝基组合式电磁粒子速度计技术，通过一维平面冲击实验研究了JB-9014炸药的冲击起爆反应增长规律，获得了11.33～14.18 GPa不同初始入射冲击压力下JB-9014炸药撞击界面及其内部不同深度处冲击前沿的波后粒子速度，进而得到粒子速度-时间波剖面图，并拟合得到未反应JB-9014炸药的Hugoniot关系。此外，根据冲击波跟踪器所测波形获得了不同冲击压力下的到爆轰时间及距离。     

预制缺陷的K9玻璃层裂特性研究

层裂问题的核心内容是内部微细观损伤成核及演化规律研究. 利用激光内刻方法, 在K9玻璃样品内部预制相互贯通的初始损伤, 结合火炮加载平板实验和多点DPS测试获得样品自由面粒子速度, 以研究材料内部损伤的动态实时演化过程. 通过所获得的样品自由面粒子速度图像, 分析了层裂振荡周期、未层裂信号和层裂强度等实验现象, 为材料的动态损伤演化过程提供了一些新的认识.      

在球面散心冲击波作用下JB-9014炸药冲击引爆过程实验研究

采用双灵敏度VISAR对JB-9014炸药在20 GPa的球面散心冲击波作用下冲击引爆过程开展了实验研究。测得的不同厚度JB-9014炸药/窗口界面的粒子速度历程表明,到爆轰距离为2~3 mm,在3~5mm处反应冲击波已发展为稳定爆轰波。开展了相应的初步数值计算工作,计算结果与实验基本吻合。     

低冲击加载下JOB-9003炸药的反应阈值

发展了一种研究炸药反应阈值的实验方法和分析技术:采用火药炮发射飞片的加载技术产生低冲击加载压力,应用电磁粒子速度计测量JOB-9003炸药后界面与PMMA之间界面粒子速度。通过分析界面粒子速度曲线,得到了低冲击加载下炸药与PMMA之间的界面粒子速度历史,获得了入射压力与未反应和反应后的界面粒子速度之间的u_p-p关系。JOB-9003炸药在低冲击加载下的化学反应阈值和点火阈值分别为1.42、2.62 GPa。     

延性金属层裂自由面速度曲线特征多尺度模拟研究

以延性金属钽为研究对象,对钽在平板撞击下的层裂行为进行了多尺度下的数值模拟研究,从微观视角对自由面速度曲线上的典型特征进行了新的解读。在宏观尺度,对比分析了光滑粒子流体动力学法（smootfied particle hydrodynamics, SPH）与Lagrange网格法以及几种本构模型的模拟结果及其适用性。通过与实验数据的对比表明,Steinberg-Cochran-Guinan本构模型在层裂模拟中与实验数据吻合较好,通过改变加载条件获得了不同应变率下的自由面速度曲线,分析了不同应变率下的自由面速度曲线中的典型特征。在微观尺度,采用分子动力学方法获得层裂区域内损伤演化情况,揭示了宏观尺度自由面速度曲线典型特征所蕴含的物理内涵。分析表明,层裂表现为材料内部微孔洞形核、长大和聚集的损伤演化过程,自由面速度曲线上的典型特征与层裂区域的损伤演化过程存在密切关联。Pullback信号是层裂区域内微孔洞形核的宏观表征;自由面速度曲线的下降幅值在一定程度上反映了微孔洞的形核条件,由此计算得到的层裂强度实际上是微孔洞的形核强度。此外,Pullback信号后的速度回跳速率反映了微损伤演化的速率。     

对激光干涉测速中信号丢失现象的分析

分析了当应用任意反射面速度干涉仪(VISAR)测量强冲击波作用下样品自由面速度时丢失部分测量信号的问题。除了普遍的光电系统有限频率响应以及数字示波器采样率的影响,主要考虑了干涉仪延迟时间、多模光纤的多模色散对测量信号的影响。干涉仪延迟时间导致速度历史与一个宽度为延迟时间的矩形函数进行卷积,使速度历史的高频细节丢失;多模色散导致干涉信号与某一梳状函数进行卷积,使高频干涉条纹丢失。对丢条纹的整数性进行了分析。     

冲击波研究中运用的激光差分混频技术

介绍一种利用激光多谱勒效应连续测量抛射体和靶样品自由面速度变化的装置。它实际上是对位移干涉仪的一种改进,利用空间角度效应使两光束差频减小12个量级,因而扩大了测速范围。 该装置适于测量每秒几十米至几百米的速度。它的主要优点是设备简单,装校容易,并且可以灵活地调节量程以适合测量各种不同的速度。在中、低速范围的冲击波研究和其它研究项目中有广泛的用途。     

磁探针速度传感器研究

应用Hopkinson杆装置,对磁探针速度计进行了实验测定。发现对待测自由面速度阶跃,磁探针有两种类型稳定的输出信号,分别对应于不同的速度范围。对某个特定磁探针来说,其初始信号峰值与速度成正比的条件是速度大于某个阈值。实验还测定了间距大小对磁探针输出信号的影响,给出了磁探针对阶跃实验的响应波形。基于实验条件,本文探讨了磁探针原理、测量电路特性以及靶板涡流的穿透深度等理论问题,得到的结果可以定性解释磁探针的两种特征信号以及它们间的转化机理。本文工作表明,磁探针可以用来定量测量自由面速度的初始阶跃幅度,准确测定全时域的速度阶跃时刻,但不足以确定整个速度历史。为使这种传感器更加成熟,其结构和线路有待改进。     

激光干涉测速技术在爆轰实验中的应用

用四探头ＶＩＳＡＲ系统测量了铜管外表面在冲击波作用下的膨胀速度以及各种材料（Ｃ１１,Ａｌ,Ｆｅ,玻璃）平面飞片的自由表面速度。是的圆筒壁面径向膨胀速度大于１４００ｍ／ｓ,平面飞片自由面运动速度大于５５００ｍ／ｓ,各被测样品的速度－时间曲线反映了物体的连续运动过程。     

针对瞬态位移干涉仪的非线性回归数据分析方法

针对最近发展起来的剖面测量技术瞬态位移干涉仪,提出了一种连续的、基于对原始测量信 号进行完整重现的非线性回归数据分析方法,给出了具体的处理过程。与常规的基于离散处理思想的峰值搜 寻法相比,该方法充分利用了原始测量数据信息,可获得更高的剖面精度,并对剖面细节具有更强的分辨能 力,当处理材料的低压弹塑性响应时,优势更明显。以Sn和45钢在低压冲击加载下的自由面粒子速度剖面 测量为例,对该方法的特点进行了具体分析。     

拉伸应力区的声速测量、层裂强度和断裂密度

1 引言 在层裂的实验研究中,目前尚无法直接测量发生在材料内部的动态断裂过程。通常采用测量自由面速度剖面,推演出材料层裂特性的方法。在计算材料发生断裂时的拉伸应力即层裂强度时,需要知道拉伸应力即负压下的声速。测量负压下的声速比测量冲击压缩下的声速要困难得多。仅仅从自由面速度剖面并不能计算出负压声速,因为通常无法确定材料中应力由压应力转变为拉伸应力的“位置”、发生层裂的位置以及时间。能否通过特别的实验设计,确定发生这些过程的时一空位置,进而获得负压声速,一直是实验研究者企求解决的问题。下面介绍两种测量负压声速的实验装置设计和计算负压声速、层裂强度和断裂密度的方法,是这方面研究工作的尝试。     

轴对称电磁测量技术原理

用轴对称电磁测量技术(ASM)可以测量介质内的粒子速度和导体的自由面飞行速度。本文介绍了此电磁技术的原理;详细推导了将电压波形转化为粒子速度波形所用的积分方程式,并叙述了数据的处理方法和实验结果。     

金属铅在斜冲击波对碰加载下动态行为的数值模拟

高强度冲击加载作用下金属材料的动态物理行为是当前冲击波领域基础研究和工程应用最为关注的焦点。采用光滑粒子法(SPH)开展不同位置起爆诱发的斜冲击波对碰加载金属铅的二维数值模拟研究,得到了金属铅内入射斜冲击波的角度和强度,并利用极曲线方法理论上导出发生马赫反射时的临界入射角和入射马赫数关系。根据计算结果可知,金属铅内入射斜波对碰后将发生马赫反射。随着起爆位置与金属铅表面距离的增加,不仅金属铅内入射冲击波强度和入射角增加,而且形成的马赫杆宽度也在增加。由自由面速度剖面给出了马赫杆宽度及张角,结果与理论预测的结果吻合较好。     

RDX基含铝炸药爆轰波结构实验研究

为了获得含铝炸药爆轰反应区附近铝粉的反应情况,对两种RDX/Al炸药和一种RDX/LiF炸药的爆轰波结构进行了测量。实验过程中,利用火炮加载产生一维平面波,通过光子多普勒测速仪测量炸药/LiF窗口的界面粒子速度。结果表明:含铝炸药爆轰波的结构与理想炸药的差异较大,其界面粒子速度曲线没有明显的拐点;反应初期,由于气相产物与添加物之间温度的非平衡性,RDX/Al界面的粒子速度低于RDX/LiF炸药的;随后,由于铝粉反应放能,RDX/Al界面的粒子速度高于RDX/LiF炸药的;微米尺度铝粉在CJ面前几乎不发生反应;2、10 μm等两种粒度铝粉的反应延滞时间小于0.8 μs;在本文中,两种粒度铝粉的反应度为16%~31%。     

聚龙一号上磁驱动铝飞片发射实验的数值分析与再设计

聚龙一号上PTS-151发次实验中,磁驱动加速370 μm厚飞片测得的最大速度为18 km/s,磁驱动加速482 μm厚飞片测得的最大速度为19 km/s。采用MDSC2程序, 对PTS-151发次实验进行了数值分析,结果表明:PTS-151发次实验中测量的最大速度的含义不同于以往文献中飞片的最大速度。以往文献中发射飞片在测试过程中自由面未被烧蚀,测试的最大速度为飞片自由面速度;PTS-151发次实验中两个飞片在测量过程中自由面被烧蚀,实验测量的最大速度为飞片被完全烧蚀前的一瞬间飞片内部最后一个固体面的速度。在飞片自由面未被烧蚀之前,370 μm厚飞片的计算最大自由面速度仅为7 km/s,482 μm厚飞片的计算最大自由面速度仅为11.8 km/s,远低于测量值。对PTS-151发次实验条件下飞片尺寸进行了再设计,飞片厚度为680 μm时最优,既能保证自由面未烧蚀,又使得飞片的速度最大,达到17.5 km/s。     

轴对称电磁传感器的计算方法

轴对称电磁传感器是测量绝缘材料内部波后粒子速度和导体自由面速度剖面门有效方法之一。它具有结构简单、使用方便和成本低廉等特点。1973年,J.N.Fritz和J.A.Morgan发展了这种传感器。