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相似文献
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1.
周洪强  于明  孙海权  董贺飞  张凤国 《物理学报》2014,63(22):224702-224702
假定炸药和爆轰产物处于局部热力学平衡状态, 即它们的压力和温度相同, 利用热力学基本关系建立炸药爆轰过程的连续介质本构模型的一般理论框架. 在此框架下, 炸药爆轰本构模型由一组常微分方程构成, 包括炸药和爆轰产物的状态方程、简单混合法则、化学反应速率方程和能量守恒方程, 易于由成熟的计算方法如梯形法等进行求解. 一组广义Maxwell型非线性固体本构形式的微分方程描述了压力和温度随时间的演化速率与应变率和化学反应速率的关系, 借助简单混合物理论, 其中的系数由炸药和爆轰产物的材料参数确定. 未反应的炸药和爆轰产物采用JWL状态方程, 化学反应率方程采用Lee-Tarver点火-燃烧二项式模型, 模拟PBX-9404炸药的一维冲击波起爆过程和爆轰波传播过程. 计算结果表明了本文给出的本构模型和相应计算方法的有效性. 关键词: 炸药爆轰 本构模型 化学反应率方程 数值模拟  相似文献   

2.
建立含损伤本构模型是研究炸药动态力学响应规律的基础。基于PBX炸药材料的宏观黏弹性特征和细观上微裂纹面的方向性,建立了含各向异性损伤的黏弹性统计微裂纹(Aniso-Visco SCRAM)本构模型,简化后得到单轴应力加载下的本构方程。利用数值计算程序,以PBX9501为例,分析了微裂纹扩展的各向异性、PBX炸药破坏强度及临界应变的拉压异性和应变率相关性,考察了微裂纹数密度、初始微裂纹尺寸、微裂纹面摩擦系数及断裂表面能4个主要参数的敏感性及影响规律。结果表明,它们对微裂纹的扩展演化有较大影响,进而导致材料表现出不同的力学响应。  相似文献   

3.
 在简单拉伸载荷下高聚物粘结炸药呈现出非线性力学行为,这种非线性特性是由于材料内部损伤的演化和发展所致。采用弹性模量下降法测量了高聚物粘结炸药的损伤变量,据此建立了这类材料的损伤演化方程和本构关系,理论结果与实验结果吻合,并进一步讨论了高聚物粘结炸药的损伤度量方法和损伤特性。  相似文献   

4.
某PBX炸药的动态力学性能研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
 PBX炸药作为现代武器的主装药,它的力学行为决定着武器的生存能力。为了研究PBX炸药的动态力学特性,采用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)作为加载手段,结合半导体应变片测试技术和压电晶体监测技术,保证了实验数据的有效性。利用SHPB加载波整形技术,实现了材料两端应力平衡和常应变率加载,得到了不同应变率(90~410 s-1)下材料的应力-应变曲线。根据材料的模量、破坏强度和破坏应变随应变率的变化规律,采用粘性修正的Sargin模型,得到了该PBX炸药在单轴压缩下的唯象本构模型,模拟结果与实验曲线符合较好。  相似文献   

5.
PBX炸药动态Brazilian试验及数值模拟研究   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
 开展了PBX炸药的动态Brazilian试验,获得了不同加载应变率条件下的拉伸强度;通过高速摄影,获得了PBX炸药试样表面裂纹的产生发展过程;采用数字散斑相关方法,获得了试样出现裂纹前的应变场分布。利用离散元方法,开展了考虑PBX炸药细观结构的动态Brazilian数值模拟,获得了损伤演化发展、并形成裂纹的全过程,模拟结果能初步再现PBX炸药的损伤破坏过程。  相似文献   

6.
 指出Johnson-Cook(J-C)、Zerilli-Armstrong(Z-A)、Bodner-Parton(B-P)本构方程在一定条件下的适用性,表明对于低压、高应变率实验,单一曲线假定似乎可以采用。通过等效应力、等效应变,可以将不同应力状态下的流动应力函数采用统一的方程描述。然而,这些本构方程的确立,并不包括平面冲击波实验。对适合于平面冲击波实验的Steinberg-Cochran-Guinan(SCG)本构方程,讨论了其方程中所包含的高压与高应变率耦合效应。指出,以剪切模量度量的流动应力具有应变率相关性。基于温度效应的新发现以及直接测量平面冲击波流动应力的新进展,分别用J-C本构及SCG本构方程估算了钨材料在高压、高应变率加载下的流动应力。结果表明,采用J-C本构估算的流动应力仅在压力为10 GPa以下才能与实验数据相近,当压力高于10 GPa时,流动应力只能采用SCG本构估算。也指出了高压、高应变率本构方程与低压、高应变率本构方程所对应的不同物理背景。  相似文献   

7.
炸药颗粒压制成型数值模拟   总被引:5,自引:0,他引:5       下载免费PDF全文
 分析炸药压药过程中细观的力学行为,能够为改进压药工艺和提高炸药元件质量提供理论依据。建立了模压条件下炸药颗粒压制成型的计算模型。模型中炸药颗粒被认为是直径相同的球形颗粒,并按一定规律排列。利用非线性有限元计算方法,对炸药颗粒压制成型过程进行了数值模拟计算,分析了压制过程中炸药颗粒变形、受力和温度变化情况。结果表明:药粒在压缩中存在运动和变形两个阶段。在药粒运动阶段,应力集中主要出现在颗粒与约束面的接触部分;药粒进入了塑性变形后,药粒内部压力迅速升高且压力趋于一致。压缩过程中药粒温度升高,药床接近密实状态时,药床中心处药粒温度最高。  相似文献   

8.
基于温度与应变率相互耦合的泡沫铝本构关系   总被引:1,自引:0,他引:1  
根据分离式Hopkinson压杆实验以及准静态实验得到的泡沫铝材料在不同温度以及不同应变率下的应力-应变曲线,分析了泡沫铝本构方程中温度效应与应变率效应之间的耦合关系,即温度越高,泡沫铝的应变率效应越显著。基于Sherwood和Frost提出的泡沫材料本构关系框架,对常温下的应变率敏感系数进行了温度项修正,修正后的本构方程在高温高应变率下与实验结果具有较好的一致性。最终得到泡沫铝在一定密度范围内包含温度项、应变率项较为完备的本构方程。  相似文献   

9.
 对两种典型的钝感炸药(IHE)的爆轰驱动模型进行了实验研究。一种是点爆散心波驱动,另一种是滑移爆轰驱动。并在同一条件下做了非钝感炸药(HE)的爆轰驱动实验,以比较IHE和HE驱动规律的异同。对实验模型用二维数值模拟及拟合公式进行了计算,最后给出了在本实验条件下两种炸药驱动规律差异,也对计算偏差范围作了估计。  相似文献   

10.
 利用分离式霍普金森压杆系统,采用铅片作为整形器,分别对常温下及400、600、800 ℃高温处理后的活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)试样进行单轴冲击压缩实验,研究高温后RPC材料的动态力学性能,建立高温处理后材料的率型本构模型。结果表明:经不同高温处理后的RPC材料的动态抗压强度和韧性指标均有较明显的应变率敏感性,而峰值应变、初始弹性模量受应变率影响不大;不同应变率下,400 ℃以上高温处理后RPC材料的单轴动态压缩力学性能有所降低。扫描电镜分析表明,高温处理后RPC材料微观结构的劣化是宏观力学性能降低的根本原因。对ZWT粘弹性本构模型进行了修正,修正后的模型适用于混凝土材料经高温处理后的率型本构关系的分析。  相似文献   

11.
 利用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)技术,研究了土体在不同应变率条件下的冲击动态力学性能,发现土体有明显的应变率效应,与静载相比,冲击载荷下土的动强度和动模量均有很大的提高。根据实验曲线的特征,以一根线性弹簧和两个不同松弛时间的Maxwell体并联的粘弹性模型来表达土体的损伤型粘弹性本构模型,两个Maxwell体分别表示土体的低应变率响应和高应变率响应,模型的数值拟合曲线与实测动态本构曲线具有较好的一致性。拟合参数表明,土体对低应变率的响应与混凝土相同,对高应变率的敏感性远远高于混凝土。  相似文献   

12.
低密度聚氨酯泡沫压缩行为实验研究   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
 在室温下,对一种低密度硬质聚氨酯泡沫进行了准静态压缩及应变率在1×103~5×103 s-1范围内的冲击压缩实验。结果表明,所测试的聚氨酯泡沫材料在准静态实验与动态实验之间存在明显的应变率效应,但在纯动态实验中应变率效应不明显。最后,给出了以屈服应力、密度、应变等为参量的动态压缩本构关系,且能较好地与材料的动态压缩曲线吻合。  相似文献   

13.
Q. Yu 《哲学杂志》2013,93(24):3519-3530
Pure rubber-like materials usually have little or no rate-dependency during finite straining. In contrast, polymeric materials can exhibit rate-dependent rubber-like responses in the large-strain range. A thermodynamic analysis points to the existence of rate-effects for an elastic network. The presence of reversible crystallization with a rate-dependent feature changes the conformation mobility of the network structure and, subsequently, contributes to the alterations in its elasticity. The internal energy of an elastic polymer network, however, exhibits a step-wise dependence on the applied strain-rates; it alters only at discrete values of strain-rates, every pair of which differs with a unique value that can be described as a sensitivity parameter. At loading rates lower than this parameter, the rate-effects of the polymeric network are absent.  相似文献   

14.
Gravimetry experiments in a well-controlled environment have been performed to investigate aging for a glassy PMMA/toluene film. The temperature is constant and the control parameter is the solvent vapor pressure above the film (i.e. the activity). Several experimental protocols have been used, starting from a high activity where the film is swollen and rubbery and then aging the film at different activities below the glass transition. Desorption and resorption curves have been compared for the different protocols, in particular in terms of the softening time, i.e. the time needed by the sample to recover an equilibrium state at high activity. Non-trivial behaviors have been observed, especially at small activities (deep quench). A model is proposed, extending the Leibler-Sekimoto approach to take into account the structural relaxation in the glassy state, using the Tool formalism. This model well captures some of the observed phenomena, but fails in describing the specific kinetics observed when aging is followed by a short but deep quench.  相似文献   

15.
By means of the effective-field theory (EFT) with correlations, the thermodynamic and magnetic quantities (such as magnetization, susceptibility, internal energy, specific heat, free energy, hysteresis curves, and compensation behaviors) of the spin-l/2 hexagonal Ising nanowire (HIN) system with core/shell structure have been presented. The hysteresis curves are obtained for different values of the system parameters, in both ferromagnetic and antiferromagnetic cases. It has been shown that the system only undergoes a second-order phase transition. Moreover, from the thermal variations of the total magnetization, the five compensation types can be found under certain conditions, namely the Q-, R-, S-, P-, and N-types.  相似文献   

16.
非对称光折变全息空间光孤子的存在曲线   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
刘劲松 《物理学报》2004,53(9):3014-3019
证明了在加外电场的光折变晶体中存在非对称全息空间光孤子对,其特征是孤子对中的两个 孤子具有相同的宽度、不同的振幅.给出了这种孤子对的存在曲线,其中存在三个具有不同 特征的区域:对于给定的外加电场来说,当孤子对中两个孤子的入射峰值强度之和与背景光 强度之比足够大或者足够小时,孤子宽度强烈依赖于这个比值,而在此中间的一段区域,孤 子宽度几乎不随这个比值而变化.非对称情况下这个中间区域的范围比对称情况的窄. 关键词: 空间光孤子 光折变非线性光学 全息光栅  相似文献   

17.
We present the first-principles investigation of the transport properties of nanotubes connected to metal electrodes under external bias potential. We have developed the technique to calculate the current–voltage (IV) curves by using the local-density approximation in the density-functional theory. We apply this technique to Al-nanotube-Al systems with different contact geometries regarding the position, the orientation, and the distance of nanotube to the electrode. These different geometries at contact can play an important role in the transport properties. The IV curves have the different behaviors although the nanotube is connected to the same electrode. The transmission rate from one electrode to the other electrode shows strong dependence on the contact geometry.  相似文献   

18.
By applying density functional theory with non-equilibrium Green?s function formalism, we have carried out a theoretical study of the electron transport in fused thiophene trimmer-based molecular devices with ethylene connections at three different sites. The simulation results indicate that the electronic transport properties strongly depend on the contact sites. Negative differential resistance and rectifying behaviors occur simultaneously in the current–voltage curves when ethylene connects the fused thiophene trimer at one second-nearest site and one third-nearest site. A larger negative differential resistance occurs only when ethylene connects the fused thiophene trimer at two second-nearest sites.  相似文献   

19.
刘洪涛  孙光爱  王沿东  陈波  汪小琳 《物理学报》2013,62(18):186201-186201
利用高速拉伸实验机在宽的应变率范围内(0.001–1200 s-1), 研究了NiTi形状记忆合金的宏观力学性能随应变率的变化规律, 并借助透射电子显微镜深入研究了微观结构在不同应变率下的演变机制. 研究发现: NiTi合金马氏体(B19’相)孪晶的解孪晶应力随应变率的升高而近乎线性增大, 表明NiTi 合金解孪晶应力具有正向应变率相关性. 在拉伸应变率为10 s-1的样品微观结构中发现了大量的解孪晶区域, 而当应变率进一步增大到100 s-1和 1200 s-1时, 在样品中没有发现解孪晶区域的存在, 样品微观组织以孪晶形式存在. 该结果表明, NiTi合金的马氏体解孪晶速率应在 10–100 s-1范围内. 在高应变率下(≥qslant10 s-1)均发现了热引发奥氏体相(B2)的存在, 表明随应变率的增加, 拉伸过程由等温过程逐渐变为绝热过程. 此外, 在1200 s-1 的样品差示扫描热量曲线中还发现了一个小肩峰, 表明相变过程由一步相变变为两步相变. 关键词: NiTi形状记忆合金 高速拉伸 应变率相关性 透射电子显微镜  相似文献   

20.
Dynamic tensile tests based on the so-called spalling technique may be conducted to characterize the tensile strength and the cracking density of concretes under strain-rates in the range of 30/s to 150/s. Based on this technique, a series of experiments have been performed in LEM3 laboratory by using an instrumentation including a laser interferometer directed toward the rear face of the sample and strain-gauges on the specimen. In the present work, a series of computations of spalling tests have been conducted with the Mazars damage model. First, the loading-rate sensitivity has been identified from spalling tests to take account in the modelling of the increase of strength with strain-rate. Next, a series of numerical simulations have been performed considering various mesh sizes and by using or not the Hillerborg regularization method. Finally the ability of the Mazars model for predicting the post-peak behaviour of concrete in spalling tests has been assessed by comparing the numerous experimental measurements to numerical data.  相似文献   

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