利用镀膜样品进行冲击波温度测量的问题和思考

针对当前进行金属冲击波温度测量中普遍使用的“金属基板／间隙／镀膜样品／透明窗口”的实验装置结构（“四层介质模型”）,详细分析了金属基板与镀样品之间的间隙对辐射法测温的影响。给出了镀膜样品与窗口之间的界面（记为“样品／窗口”界面）上的温度的解析解,并且对该界面温度的势弛豫特性进行了详细讨论。研究表明：由于冲击波穿过金属板与镀样品之间的间隙时,在金属基板与镀膜样品界面上形成了一高温界面层,使“样品／窗     

块状金属样品冲击温度的辐射法测量——以铜为例

利用“三层介质模型”对不同冲击压力及卸载压力和不同初始间隙宽度下无氧铜／氟化锂界面温度进行模拟计算。结果表明．在所选的计算条件下．当初始间隙宽度lo=1μm时，非理想界面的表观界面温度和理想界面条件下的界面温度差异一般不超过3％．这已在辐射法测温的误差范围之内。根据“三层介质模型”，采用无氧铜块状样品进行冲击温度的辐射法测量，测量结果与理论计算一致。研究表明．基于“三层介质模型”，采用块状无氧铜样品与氟化锂窗口直接整合接触的方法来测量铜的冲击温度的方法是可行的。     

金属样品与窗口之间的缝隙对冲击波温度测量的影响

利用块状铁样品测得了pH=184GPa,pH=193GPa两个冲击压力下的样品/窗口界面温度,分别按照Gallagher等人最新发表的蓝宝石在高压下的热传导率和按照汤文辉的理论计算的蓝宝石在高压下的热传导率数据及三层介质热传导模型的结果计算了铁在这两个压力下的温度,并与Bass及汤文辉等人发表的数据及McQueen的理论计算值进行了比较。本文用三层介质模型得到t→∞时的（实际只要t在约30-50ns以后）结果与已经发表和理想界面模型实验数据符合较好,这说明金属样品与窗口之间的缝隙对冲击波温度测量没有影响。     

冲击温度的近似计算方法

将冲击温度的计算归纳为三种近似方法，并对这三种方法进行了概述，同时还给出了一些材料参数的估算方法．在利用等熵线计算冲击温度时，从冲击绝热线出发推导了一个半解析的等熵方程．计算了铁的冲击温度，并与实验测量值作了比较．结果表明，利用三项式物态方程并考虑熔化相变潜能的影响后算得的冲击温度与测量值符合得比较好，另外，本文还对影响冲击温度计算值的若干因素进行了分析．     

铸装TNT炸药表面热点温度的测量

非均匀炸药冲击起爆的热点理论一直是爆轰物理中,人们普遍关心的课题之一。本文对热点温度实验测量工作进行了尝试,叙述了用多通道光学高温计测量非均匀炸药表面热点温度的原理及方法。用实验方法得到在3.44GPa左右的冲击压力下,铸装TNT炸药表面热点温度约为3640K。     

温度对冲击相变波传播的影响

冲击加载下,相界面的传播是一热力耦合过程。相变波阵面不仅是力学和物质间断面,也是温度界面。为考虑温度对相变波传播的影响,本文首先建立了相界面上的热传导方程和热力耦合的相变本构方程,然后采用一维特征线理论和有限差分数值计算相结合的方法,分析了温度界面和相变波的基本相互作用规律,进而给出了连续温度梯度下和绝热冲击下相变波传播规律。结果表明,温度对相变波传播的作用主要体现在两个方面,一方面是作为温度界面将与各类间断面相互作用,另一方面冲击相变波阵面后区域热力学状态变化影响卸载波结构。其原因在于相变方式（可逆、不可逆）和相变阈值应力具有强烈的温度相关性。     

固体炸药爆轰温度的实验研究

用光电比色高温计测定了固体炸药TNT、Tetryl、PETN的爆轰温度及爆轰前沿和透明液体相互作用后的爆轰产物的温度。为了讨论实验误差,还研究了爆轰温度随密度的变化以及不同透明液体对爆温测量的影响。     

基于反向撞击法的JB-9014炸药Hugoniot关系测量

为了获得JB-9014未反应炸药的Hugoniot关系，在火炮加载平台上利用反向撞击技术对JB-9014炸药进行一维平面冲击实验。将JB-9014炸药样品作为飞片安装于弹托前表面，将镀膜氟化锂窗口作为装置靶。利用火炮加速弹托，使炸药样品以一定速度撞击镀膜氟化锂窗口，通过光子多普勒测速仪(photonic Doppler velocimetry，PDV)测量炸药样品击靶速度以及炸药/镀膜氟化锂窗口界面粒子速度。最终根据冲击波阵面守恒关系计算获得了JB-9014炸药冲击Hugoniot数据，采用正交回归直线拟合得到了炸药样品在3.1～8.2 GPa压力范围内的冲击Hugoniot关系:D_s=2.417+2.140u_s (D_s和u_s的单位均为km/s)。结果表明:该方法测试精度较高，响应时间快(小于5 ns)，同时该方法可以对炸药的反应情况进行检测，便于判断实验是否测得真实的未反应炸药冲击Hugoniot数据。     

爆炸焊接界面温度的近似计算及焊接窗口上限分析

本文通过对爆炸焊接界面驻点附近应变率场的数值计算,按绝热塑性剪切概念,建立了界面温度的近似计算方法。同时通过数值计算确定了焊接参数窗口上限公式中的系数N的方法。     

温度循环载荷对柔性接头界面损伤的影响

固体火箭发动机在生产、运输和储存的过程中会受到环境湿热和老化载荷的作用,导致柔性接头界面的力学性能产生退化.为研究柔性接头界面力学性能退化对界面损伤的影响规律,基于双线性内聚力模型建立了一种描述界面力学性能退化的数学模型.以某柔性接头为研究对象,为便于研究,以温度循环载荷代替环境老化载荷开展了界面损伤分析,并采用ABAQUS 6.14进行了仿真.结果 表明,与后法兰粘接的界面损伤程度最大.当温度循环周期达到672次时,界面13和界面14的损伤程度分别由初始状态的2.9％和4.3％增加到5.2％和8.2％,增幅分别高达81.2％和91.7％.同时,温度循环载荷会加速柔性接头的界面损伤.该界面力学性能退化模型可为柔性接头老化研究提供参考.     

石英挠性加速度计温度建模和补偿

为降低环境温度对石英挠性加速度计测量精度的影响,从工程应用角度设计了加速度计温度建模试验环境和试验方法.为加速度计设计独立的温控装置,验证了加速度计温度特性具有重复性的基础上,在多个温度点下采用四位置翻滚试验对加速度计进行标定,利用线性拟合方法建立了加速度计零偏和标度因数的温度模型.应用该模型对加速度计进行温度补偿后,可使加速度计的测量稳定性精度提高5.55倍.将所建温度模型应用于捷联式惯性导航系统中,可有效提高系统的导航精度.     

石英挠性加速度计温度补偿算法

石英挠性加速度是惯性导航系统核心的惯性器件之一,其输出精度受到温度变化的影响,为了降低温度对石英挠性加速度计精度的影响,在研究石英挠性加速度计数学模型的系数随温度变化规律的基础上,设计了加速度计温度模型辨识试验方法,利用数据拟合方法建立了加速度计温度模型。应用该模型提出了石英挠性加速度温度补偿算法,针对该算法的有效性,进行了实验验证,结果表明应用该温度补偿算法,可使加速度计的测量精度提高一个数量级,补偿效果明显。该温度补偿算法可有效地应用于捷联式惯性导航系统等领域中。     

金刚石砂轮与花岗石摩擦界面能量传输特征的实验研究

研究了金刚石砂轮磨削过程中金刚石与花岗石摩擦界面的能量传输特征。用光纤辅助双色红外探测仪和三明治薄膜热电偶同时测量了磨削弧区的温度响应。通过将试验结果与解析结果进行拟合得到了传入工件的能量和传入工具的能量百分比。结果表明：用2种测温方法所得到的热量传输比例完全一致;在干磨削花岗石过程中,在摩擦界面上有60％－70％的能量传入金刚石砂轮。     

高温下钢管自密实混凝土界面接触热阻试验研究

钢管混凝土结构的火灾性能研究通常要考虑钢管和混凝土的界面接触热阻问题,本文对钢管自密实混凝土柱的界面接触热阻进行了试验研究。制作了8个钢管自密实混凝土柱,依据Fourier定律和Newton冷却定律得到了钢管混凝土界面接触热阻的求解方法。利用有限元和多项式拟合外推得到界面温度,得出钢管混凝土接触热阻随着钢管界面温度的变化规律。试验结果表明,未受载的钢管自密实混凝土界面接触热阻平均值范围在0.002~0.01m2·K/W,与其他文献结果相比有一定可靠性。     

疏松金属材料冲击温度理论分析

以热力学原理和固态物质的三项式物态方程为基础,由密实物质的冲击绝热线和热力学状态,通 过等容线法推导出了疏松金属材料的冲击温度理论计算方法。以铁为例,分析了几种物理参数对该模型计算 结果的影响。计算和分析结果显示,利用新模型得到的计算结果与已有实验结果吻合较好,误差均在5%以 内。疏松金属材料的冲击温度受Grneisen系数、电子Grneisen系数影响不大,而密实度、冲击压力和电子 比热系数则会对疏松金属材料冲击温度产生较大影响。     

冲击载荷下瞬态温度的实时测量方法

将红外瞬态测温装置引入SHPB冲击实验,确定了不同材料试件的温度标定曲线,并实时测量了冲击下Al合金和伪弹性TiNi合金试样的表面温度。结果表明,2种试样温度变化都经历了加载过程的温度升高,主要不同在于卸载过程,Al合金卸载过程中温度保持最大加载温度不变,而TiNi合金试样卸载过程中温度降低,这反映了2种材料不同的物理变形过程和温度变化机制。直接红外测温的实验结果与根据能量守恒理论计算的温度较好吻合,说明采用的红外测温方法实时测量冲击瞬态温度是可行的。     

船用945钢动态断裂行为的温度效应

借助于示波冲击实验,采用预裂纹的Charpy冲击试样,对船用945钢在不同温度下的动态断裂行为进行了研究,得到了945钢的动态断裂韧性随温度的变化规律,并对不同温度下的示波冲击曲线特征和动态断裂的微观特征进行了分析。     

双材料板条的界面应力问题——温度沿板厚呈线性分布的情况

本文给出双材料板条结构的Ｓｕｈｉｒ界面应力微分方程一般解，进而求解了温度沿板呈线性分时因异材料失配引起的界面剪应力和剥离应力。此解包含了均匀升温情况下的Ｓｕｈｉｒ解。     

HNS-Ⅳ炸药的点火增长模型

进行直径?10mm 的圆筒实验,根据冲击Hugoniot关系,拟合了HNS-Ⅳ炸药的未反应时的JWL 状态方程,并通过数值模拟确定了HNS-Ⅳ炸药爆轰产物JWL状态方程参数;测量炸药/窗口界面粒子速度 历程,结合数值模拟获得HNS-Ⅳ炸药的点火增长模型反应速率方程参数。研究表明,HNS-Ⅳ炸药点火增长 模型能够描述反应过程并与实验结果吻合较好。     

氧化铝XRD衍射谱的全谱拟合与温度因子

通过对多晶材料的X射线衍射（X-ray Diffraction,简称XRD）数据做全谱拟合（即Rietveld结构精修）,不仅得到了材料的晶体结构信息（晶胞参数、原子占位等）,而且还得到相关的热物理参数（Debye-Waller温度因子、Debye温度、Gruneisen参数,弹性模量和声速等）。以室温下多晶α—Al2O3的XRD数据为例,简要介绍了如何对XRD衍射数据进行结构精修,并得到Debye-Waller因子、Debye温度、声速等热物理参数