液氮冲击压缩特性及其分子离解相变研究

利用液氮制冷技术制取液氮样品 ,以二级轻气炮为加载工具 ,对液氮样品进行平面冲击压缩 ,实验测量了液氮 10～ 6 0GPa一次冲击Hugoniot数据。实验结果显示 ,33GPa以上氮的冲击波速度 -粒子速度关系式与低压段有明显差别 ,表现为氮的压缩系数增大。经理论计算和分析 ,可以认为液氮在冲击压力 33GPa以上 ,液氮体系会发生分子离解相变。     

高温高密度液氦冲击压缩特性理论研究

选择高密度液氦作为研究对象,采用F.H.Ree修正的WCA状态方程和改进的分子流体微扰变分统计理论（MCRSR）,并且考虑液氦体系低温量子力学效应,计算了一次和二次冲击压力在0～108 GPa、对应温度为471～32 790 K范围内的高压物态方程。在确定体系分子间相互作用时,通过实验数据拟合选取了较合理的指数6势参数。理论计算结果与实验数据吻合较好。     

斜波压缩下锡的相变和层裂行为

获取不同热力学路径下锡的动态响应实验数据,是深入研究其相变和损伤物理过程的基础.利用小型磁驱装置CQ-4完成了金属锡的斜波加载实验,获取了锡含有相变和层裂损伤物理信息的实验数据.实验结果显示,在加载段锡依次经历了弹塑性转变和β-γ相变两种物理过程,屈服强度约0.194 GPa,相变压力随着锡厚度的增加从7.54 GPa减小到7.14 GPa.在卸载段出现了明显的层裂损伤,层裂强度约1.1 GPa,与相同加载压力下冲击实验结果有巨大差异,层裂片厚度约0.38 mm.结合由锡的多相Helmholtz自由能计算的多相状态方程、Hayes相变动力学方程和损伤度理论,对斜波压缩实验过程进行一维流体动力学数值模拟,计算结果可以很好描述锡的弹塑性转变、相变和层裂三个物理过程.     

RLPG点火及冷态喷射过程研究

报道了再生式液体发射药火炮 (RLPG)点火及模拟工质冷态喷射过程的实验结果 ,定量测试了燃烧室、贮液室压力曲线。实验表明 ,采用液体阻尼可以有效减弱点火过程中的压力振荡。针对点火喷射过程建立了数学物理模型 ,并进行了相应数值模拟 ,计算值和实验数据吻合较好。研究结果对深入分析再生式液体发射药火炮内弹道循环有指导意义和参考价值。     

用VLW 状态方程计算水的冲击Hugoniot曲线

采用L-J(Lennard-Jones12-6)势函数,结合VLW 状态方程,计算了水的冲击压缩Hugoniot曲线。 将理论计算结果与实验结果进行了比较,当势函数参数/K=120、b0=30.42时,计算值与实验符合较好。与 采用BKW 状态方程计算结果相比,VLW 状态方程能够更准确地描述水的冲击Hugoniot曲线。     

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。     

钽和LY12铝的高压声速测量

应用两种不同的实验装置钽飞片/LY12铝缓冲层/LiF窗口和钽飞片/LiF窗口,采用逆向碰撞法测量了钽在110~131 GPa冲击压力下的纵波声速。实测的钽的声速结果与文献\[5\]报道的数据有较好的一致性。研究结果表明,作为缓冲层的LY12铝与LiF窗口的阻抗比较接近,使用缓冲层对钽的声速测量结果没有明显影响。实验测量同时获得了LY12铝在110 GPa和131 GPa冲击压力下的纵波声速。结合文献\[4\]的数据表明LY12铝在125～150 GPa冲击压力范围内,纵波声速随冲击压力的增加逐渐降低至体波声速。     

TC材料的低压Hugoniot参数实验测量研究

采用高阻值锰铜压阻传感器,并通过一级轻气炮实验对TC材料的低压Hugoniot参数C0,λ进行了测量,实验得到的压力曲线与理论分析基本一致,并对压力曲线与密实材料的理论波形进行了比较和分析。通过对实验结果进行最小二乘法拟合,得到了该材料低压冲击时的Hugoniot压缩线以及低压Hugoniot参数C0,λ。拟合结果表明:该多孔材料的低压D-u线具有较大的分散性。     

充液圆柱壳轴向冲击屈曲的实验研究与计算机数值模拟

借助落锤装置实现冲击加载,完成了一组充满水的金属薄壁圆柱壳试件轴向冲击屈曲过程的实验研究,同时利用LS－DYNA大型动力软件对冲击屈曲的全过程进行了计算机模拟,对于屈曲模态发展过程以及冲击力和液压的动态时程曲线,实验观察和数值结果均表现出较好的一致性,研究表明,在撞击过程中壳内形成很大的液体压力,在此内压和轴向压缩的联合作用下,壳壁发生轴对称塑性屈曲,屈曲模态为一系列依次发展的环带波纹。     

时域Rankine源法求解有限水深船舶在规则波中的水底压力变化

应用势流理论中的Rankine源面元法和时域步进法,求解了有限水深船舶在规则波中运动的水底压力变化。将速度势分解成基本势、局部势和记忆势,以叠模解作为基本势对自由表面条件和物面条件进行了线性化,通过在水底布置面元来满足水底条件。利用研制的水底压力-水面波浪测量系统,测量了不同入射波船模表面波形与水底压力的时历曲线,理论计算与实验结果符合较好,验证了自编程序的正确性。通过对比二者的等高线图发现,水底压力与表面波形的峰谷有较好的一致性,并且压力较波形更为平滑。     

冲击压缩下稠密Ar等离子体温度测量

测量了稠密氩等离子体温度,并与国外文献报道结果进行了对比。实验时通过对Ａｒ气冲击压缩产生稠密Ａｒ等离子体。Ａｒ样品的初始压力均为０．１ＭＰａ,初始温度为２９３Ｋ。五个实验点的压力为０．１２５～０．１６３ＧＰａ,温度为２３４００～２５９００Ｋ,等离子体非理想性参数为０．４３～０．４５。给出了Ａｒ的Ｈｕｇｏｎｉｏｔ冲击压缩数据及温度实测数据。理论计算首次考虑了二级电离效应,温度理论计算值明显地偏高于实验值,这说明用Ｓａｈａ加上Ｄｅｂｙｅ Ｈｕｃｋｅｌ修正模型的计算电离度已与实际结果出现了差别,其电离能和能级布居也发生了改变。     

GCr15/35CrMo摩擦副的塑性接触面积对滑动磨损的影响

基于分形理论,计算了35CrMo钢试样经过压缩疲劳试验后变形区域以及和GCr15配副滑动磨损后的实际接触面积Ar、塑性接触面积Arp和塑性接触面积比率Arp/Ar,分析了塑性接触面积Arp和塑性接触面积比率Arp/Ar的变化量δArp和δArp/Ar与磨损量的关系,采用扫描电子显微镜观察了35CrMo钢试样磨损表面的形貌.结果表明:35CrMo试块经过压缩疲劳以及和GCr15配副滑动磨损后,接触面材料的剥落引起了塑性接触面积Arp和塑性接触面积比率Arp/Ar的减少,塑性接触面积比率的变化量δArp/Ar可以描述磨损量的变化,当δArp/Ar-0.5时,磨损量急剧增加.     

单轴应变：本构关系——它的内容、方法和意义

论述了单轴应变加载下固体中偏应力的基本含义和偏应力在本构关系研究中的意义。指出了加载-卸载波剖面测量在本构关系研究中的重要作用。建立了测量金属材料在平面冲击压缩下的剪切模量的基本方法,对表征固体材料弹性特性的剪切模量在冲击压缩状态下的物理含义做出了解释。根据剪切模量的一般性定义,建立了描写受冲击材料的准弹性-塑性卸载特性的有效剪切模量与纵波声速和横渡声速的关系。通过同时测量受冲击材料中的追赶稀疏波速度和波后粒子速度,获得了LY12铝在20～110GPa冲击压力和无氧铜在41～104GPa冲击压力下的声速和剪切模量,以及从冲击压缩状态卸载时沿着准弹性卸载路径的声速和有效剪切模量。 对目前广泛使用的描写单轴应变下固体材料的加载-卸载响应特性的SCG本构模型进行了分析,指出该本构关系的局限性,认为这种本构关系原则上不能用来描写受冲击材料的卸载过程。根据LY12铝和无氧铜的实验研究结果,对SCG本构关系中的剪切模量方程进行修正,讨论了修正的物理含义。修正后的方程与实验测量结果符合很好,在此基础上提出新的加载本构方程。 根据铝和铜沿着准弹性卸载路径的声速测量结果,提出了描写受冲击压缩固体的准弹性卸载的有效剪切模量方程和相应的屈服强度方程。建立了单轴应变下包含加载-卸载过程的新的本构方程。根据本文的实验测量结果,给出了铝合金和无氧铜卸载本构方程的解析形式,确定了相关参数。 依据文中提出的加载本构和卸载本构方程,对实验测量的6发LY12铝的波剖面、美国5发6061-T6铝合金的加载-卸载波剖面及冲击波衰减数据,进行了数值模拟计算和预测。计算中采用与本文测量相同的卸载本构参数,计算结果与实验结果符合很好,再现了这些波剖面的准弹性-塑性卸载行为和冲击波衰减行为。对3发无氧铜波剖面的计算模拟,也获得了令人满意的结果。 最后,从现象学出发,对发生在冲击波阵面内的弹-塑性屈服过程进行了分析,对固相区冲击波后材料的状态不在屈服面上的原因进行解释。     

金属弹性常数,状态方程和理论强度的物理力学计算

对利用Morse势计算立方金属弹性常数,状态方程和拉伸与压缩理论强度的方法进行了讨论。其中Morse势参数由内聚能和体积弹性模量的实验值确定。给出对多种金属的计算结果。     

带环形隔板的圆柱储箱内液体晃动阻尼分析

根据现有的阻尼理论，在线性势流的假设下，分别对带刚性和弹性隔板的圆柱形储液箱内液体晃动做了 有限元仿真计算. 计算结果与实验测定结果相比较发现，在晃动频率上符合得很好，但阻尼 比相差较大. 同时, 通过ALE有限元数值仿真，对储箱内无隔板和有隔板情况下的 黏性流体晃动做了比较，初步推定隔板对液体晃动的``滞阻'的一个重要表现形式为涡耗散.     

圆柱壳撞水时的弹塑性动力屈曲研究

本文研究圆柱壳在流固中冲击载荷下的弹塑性动力曲问题。建立了液体－气体－固体三相的数学模型。其中结构部分控制方程由弹塑性力学中关于加速度的最小原理获得，本构关系采用增量理论，液体假设为不可压缩，空气层认为最等熵压缩。分别讨论了不同冲击高度时压力变化规律，屈曲对载荷的影响。屈曲沿壳长的分布及发展规律等。     

贮液容器水动弹性分析的伽辽金有限元——自由界面模态综合方法

本文提出一种计算弹性容器——有自由面贮液流固耦合系统的固有振动模态和液体动压力、自由液面位移及容器弹性变形对地震等激励的响应的伽辽金有限元——自由界面模态综合方法,着重处理旋成贮液容器的水动弹性问题。该方法计及全部流固动力耦合效应,但显著压缩了计算规模,计算结果与试验符合得很好。当需要在多种贮液深度进行贮液容器的水动弹性分析时,本方法尤其经济有效。     

箔式高阻值低压锰铜压阻应力计的设计及动态标定

设计了低压锰铜压阻传感器 ,并通过平板撞击实验标定了该传感器在 0 .3～ 9.4GPa范围内的压阻关系。标定曲线在 0 .3～ 1.5GPa范围内是线性的 ,对应的是传感器的弹性状态 ,而在 1.5～ 9.4GPa范围内是二次曲线。标定曲线的拐点在 1.5GPa附近 ,这与理论分析和他人的实验结果相接近。     

反应金属冲击反应过程的理论分析

基于1维冲击波理论和粉末材料的冲击温度计算模型对反应金属的冲击响应行为、冲击温度及冲击反应过程进行了理论分析,分别考虑了材料密实度、冲击速度对冲击压力、冲击温度的影响;结合粉末材料冲击温度计算结果及冲击反应的化学动力学方法,提出了考虑反应效率的反应金属冲击反应理论模型。利用新模型得到的计算结果与已有实验结果吻合较好。反应金属的冲击反应行为受密实度、冲击速度及材料种类影响明显。 更多还原     

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。