《高能量密度物理》2007年度总目录

关于爆炸力学发展方向的若干思考……………………………………………孙承纬(139)脉冲激光技术在温密物质和动高压物理实验研究中的应用…………孙承纬,谷卓伟(74)用SVR相机观测爆轰现象…………………………………文尚刚,李发伯,于川,等(1)平衡炮经典内弹道仿真计算………………………………段吉员,朱子标,于川,等(5)PBX-9404炸药冲击起爆的一维数值模拟………………………………曾代朋,张振宇(10)以纳米TATB为基炸药的短脉冲冲击起爆阈值的测量…莫建军,王桂吉,谭福利,等(22)水中爆炸冲击波传播规律的实验研究……………………李金河,…     

脉冲激光数字全息技术测量微形变

采用脉冲激光数字全息技术研究微小物体的三维形貌或形变等瞬态过程,实现应力场、流场及冲击波等超快物理现象的可视化诊断。通过对离轴数字全息中物参光夹角与CCD相机像素尺寸关系的理论分析,建立了小物参光夹角的脉冲激光离轴数字全息系统。该系统将单脉冲激光分成三束,通过调节光路中的反射镜,实现测试光与金属箔烧蚀光之间的时间同步,获得了激光烧蚀金属箔形变的动态图像,有助于研究短脉冲激光烧蚀金属靶产生的冲击波对物质微结构的影响。     

用PVDF实时测量激光诱导的冲击波压力

本文用自己研制的ＰＶＤＦ（ｐｏｌｙｖｅｎｙｌｉｄｅｎｆｌｕｏｒｉｄｅ）压电传感器测量了０．２ｍｍ厚铝和２．０８ｍｍ厚Ｔ３００／环氧复合材料中激光诱导的冲击波压力，首次获得了这些材料中激光冲击波压力的时间演化波形。实验在中国科大强激光实验室的ＹＡＧ脉冲激光器上进行，激光波长１．０６μｍ，脉宽３３ｎｓ，靶面平均功率密度为１０９Ｗ／ｃｍ２量级。从所得数据估计了表面入射压力，其值与已有结果符合良好。实验结果证实，ＰＶＤＦ压电传感器频响高，量程宽，多次使用重复性好，可有效应用于激光冲击波压力的实时测量     

激光聚焦击穿液体的爆炸气泡特性

高功率激光聚焦击穿液体介质,类似于聚焦区域发生了微爆炸.研究了激光聚焦击穿爆炸与水下微爆炸之间的相似性.采用高功率脉冲激光器、光学聚焦系统、高速摄像、测量水听器建立了激光击穿爆炸源的产生及爆炸气泡、爆炸声波特性测量系统.对不同参数激光聚焦击穿水、酒精、硅油等粘性液体,观测到了激光击穿爆炸冲击波、气泡脉动、气泡压缩冲击波...     

激光引爆起爆药的机理及其爆轰流场的干涉法研究

本文从实验上研究小型脉冲YAG激光引爆或引燃起爆药的可能性;在理论上,从激光热引爆的机理简述了激光引燃或引爆的判据。并采用大口径长程FP型干涉仪,外调制序列脉冲激光源和高速记录装置,获得了起爆药爆轰流场和燃烧温度场的时间序列干涉图,定量计算了爆轰冲击波的传播速度。     

冲击波技术在医学领域的应用

冲击波研究长期以来用于解决超音速飞行、宇宙飞船重返大气层等相关的高速气体动力学问题.近30年来,冲击波技术成功地应用于医学领域.本文从阐述体外冲击波碎石机的工作原理开始,对体外冲击波碎除肾结石和尿道结石的作用机制(如应力作用、空化效应)进行评述;在此基础上,重点介绍了冲击波治疗骨不连、假关节、肩周炎、网球肘及其他骨科疾病的临床疗效.通过认识气泡崩裂产生的微型水喷射的特点,综述了水中微爆炸、激光聚焦产生的微型水喷射和微型冲击波进行血运重建的理论和方法;通过认识基于冲击波的DNA/药物的定向转运技术,综述了液态DNA转运、粉末状药物转运、分子转移入胞的实验装置和实验结果.此外,还介绍了冲击波在兽医学中用于治疗马、犬等动物的跟腱、韧带和骨的损伤的疗效.最后,展望了今后值得研究的几个领域:冲击波的新波源、冲击波治疗的新设备、冲击波技术在脑血栓血运重建和癌症治疗中的应用.      

激光驱动固体材料状态方程实验研究进展

论述了激光驱动固体材料状态方程实验研究的目的和意义,对激光驱动固体材料状态方程测量的3种基本方法进行了分析比较.综述了国内外激光状态方程实验研究的发展现状,介绍了该实验研究中新的诊断方法.      

低能量导爆索水下爆炸冲击波特性实验研究

为了获得低能量导爆索水下爆炸冲击波特性,在水下爆炸试验容器中对复合铝纤维爆炸索进行水下爆炸实验。采用PCB压电型传感器测量水中爆炸冲击波压力脉冲,获得了复合铝纤维爆炸索冲击波压力峰值,计算了其冲击波比能和高压区冲击波比能。研究结果表明:复合铝纤维爆炸索冲击波能量的输出主要集中在特征时间内的高压区,占到冲击波比能的84%。通过复合铝纤维爆炸索水下爆炸冲击波特性的研究,为其下一步的推广应用奠定了基础。     

脉冲气流发生器流场的优化实验研究

为了分析脉冲气流发生器在不同喷嘴结构下的脉冲气流特征及其流场的变化规律,利用高速摄影技术, 通过控制闪光光源,得到不同喷嘴结构产生的冲击波及脉冲气流流场的实验图像及其影响。采用多项式拟合的方法获得冲击波超压值、速度随距离变化的衰减规律;通过图像处理技术,获取脉冲气流的有效数据,采用一阶指数衰减方程拟合出脉冲气流位移、速度随时间的变化规律。该实验方法及数据处理技术可以认知不同结构脉冲气流发生器产生的冲击波、脉冲气流的相关参数。     

激光干涉测速技术

在材料的高压状态方程和动力学特性研究中,经常利用冲击波加载。这类实验需要高精度测量自由面速度,两种不同材料的界面速度及各种不同材料的粒子速度等。目前,世界上已有几十台激光干涉仪用于冲击波物理的研究,成功地测量了飞片速度,自由面速度,波后粒子速度及界面速度等。     

爆轰波对碰加载下平面金属样品动载行为实验研究

进行冲击波对碰加载简易平面金属Sn和W样品实验,采用X射线照相和激光干涉测速系统进行联合诊断,给出了2种材料冲击波对碰区表面微喷及主体破碎物质的直观图像,研究了Sn和W样品对碰区动力学行为,并比较分析2种材料对碰区特征的异同,给出了定性物理解释,实验结果可为爆轰波对碰加载下材料动力学特性的理论研究提供数据支撑。     

B炸药爆炸过程中电磁辐射研究

炸药爆炸过程中产生明显的电磁辐射干扰在很多领域引起了重视, 爆炸产生电磁辐射的机理和理论模型都不成熟, 实验仍然是研究这一现象的重要手段. 本文设计了不同质量的B炸药爆炸电磁辐射实验, 测量了爆炸整个过程中不同时刻的电磁辐射信号. 通过小波分析方法对实测信号进行处理, 得到真实信号和信号的时频特点, 小波分析得到真实信号的频谱主要分布在0$\sim$50 kHz. 利用自主开发的EXPLOSION-3D软件对实验工况进行数值模拟, 得到爆炸过程不同时刻流场的特点. 对比实验结果和数值模拟结果得出: 第一个脉冲信号是由B炸药爆轰产生的高温高压等离子体直接产生的电磁脉冲; 第二个脉冲信号是由地面反射的冲击波追上前沿冲击波, 空气冲击波阵面处形成的等离子体产生的电磁脉冲; 第三个脉冲信号是冲击波撞击测量线圈引起的无效信号. 其中, 第一个电磁脉冲幅值与当量的1/3次方基本呈线性关系, 其到达时间对炸药药量不敏感; 第二个电磁脉冲出现的时间与炸药的当量成指数关系, 药量越大, 出现时间越晚. 通过对第二个脉冲信号的分析, 得出了冲击波反射形成电磁脉冲信号时的爆炸波流场特征, 为后续相关理论机理研究提供了验证数据.      

RESEARCH ON ELECTROMAGNETIC RADIATION DURING THE EXPLOSION PROGRESS OF COMPOSITION B EXPLOSIVES$^{\bf 1)}$

炸药爆炸过程中产生明显的电磁辐射干扰在很多领域引起了重视, 爆炸产生电磁辐射的机理和理论模型都不成熟, 实验仍然是研究这一现象的重要手段. 本文设计了不同质量的B炸药爆炸电磁辐射实验, 测量了爆炸整个过程中不同时刻的电磁辐射信号. 通过小波分析方法对实测信号进行处理, 得到真实信号和信号的时频特点, 小波分析得到真实信号的频谱主要分布在0$\sim$50 kHz. 利用自主开发的EXPLOSION-3D软件对实验工况进行数值模拟, 得到爆炸过程不同时刻流场的特点. 对比实验结果和数值模拟结果得出: 第一个脉冲信号是由B炸药爆轰产生的高温高压等离子体直接产生的电磁脉冲; 第二个脉冲信号是由地面反射的冲击波追上前沿冲击波, 空气冲击波阵面处形成的等离子体产生的电磁脉冲; 第三个脉冲信号是冲击波撞击测量线圈引起的无效信号. 其中, 第一个电磁脉冲幅值与当量的1/3次方基本呈线性关系, 其到达时间对炸药药量不敏感; 第二个电磁脉冲出现的时间与炸药的当量成指数关系, 药量越大, 出现时间越晚. 通过对第二个脉冲信号的分析, 得出了冲击波反射形成电磁脉冲信号时的爆炸波流场特征, 为后续相关理论机理研究提供了验证数据.     

强激光水下爆炸推进的物理机制

对激光水下聚焦爆炸推进的作用机理开展了实验测量和数值模拟研究. 实验观察到激光水下聚焦爆炸推进分为两个物理过程: (1) 强激光与铝膜相互作用诱导等离子体演化, 产生短脉冲、高幅值的等离子体压力, 并对航行体做功; (2) 激光爆炸产物气泡脉动, 对航行体继续提供推力. 另外, 实验还对不同介质中的激光推进效率以及气泡与约束壁面/自由水面相互作用的物理机制进行了研究. 发现在高阻抗环境介质、气泡受约束脉动以及近自由水面条件下, 激光爆炸推进的效率更高. 在实验的基础上, 建立了激光水下聚焦爆炸推进的物理模型, 发展了相应的耦合数值计算方法. 计算得到的气泡脉动规律及航行体运动规律与实验测量结果一致, 验证了计算的模型和方法, 为强激光水下聚焦爆炸推进机理的研究提供了一种有效的方法.      

Z—Pinch在冲击波物理研究中的应用

介绍了Z箍缩（Z－Pinch)辐射源在冲击波物理研究中的应用。Z－Pinch辐射源可在材料中产生几百GPa甚至几千GPa的压力脉冲，扩展了材料状态方程的测量范围。本文着重介绍了Z－Pinch辐射源用于状态方程研究的实验装置结构，诊断方法等。     

激光激发和接收固体中声脉冲方法

本文介绍了一种全光学的检测超声脉冲技术和装置。是用脉冲激光在固体中产生声(?)并以探测束偏转(刀刃技术)的原理为基础。文章给出了有关的性能(灵敏度,最佳实验条件,系统带宽,最小可检测表面梯度等)及其测量方法,实验证明该装置的带宽大于10MHz,最小可检测表面偏转角的实验值为8.5μrad。     

PVDF膜的冲击电响应研究

应用射弹撞击加载技术和电荷、压力及弹速测量技术,研究了ＰＶＤＦ膜在垂直入射冲击波压缩下的冲击电响应。测量了已被极化的ＰＶＤＦ聚合物膜在不同冲击波压力作用下通过电荷积分电路输出的电荷;用锰铜压计测量了相应的冲击波压力;给出了单位面积ＰＶＤＦ膜输出的电荷峰值ｑ与冲击波压力峰值ｐ间的相互关系,最后建立了与其相应的ＰＶＤＦ膜冲击电响应的理论模型及数值模拟方法。计算结果表明,计算值与实验结果吻合较好。     

激光产生高压问题的二维数值模拟研究

在研究激光与靶物质相互作用以及激光驱动的效应中,许多问题具有二维性质。这种二维问题,目前都是用计算机来模拟研究的。本工作在[1]的基础上通过数值模拟,考虑了平面靶中激光驱动冲击波传播和平面性的二维问题。计算表明,对于高斯激光束,冲击波阵面为一曲面,波阵面上不同径向位置的压强是不同的。光束中心压强约为光斑边缘处压强的1.7倍。冲击波速度也有个径向分布,由中心向外逐渐下降。共计算了两个典型模型,其中一个与实验结果进行了比较,两者符合较好。     

含铝炸药水中爆炸近场冲击波特性研究测试与分析技术探讨

采用锰铜压力计和PVDF压力计的多计测试技术以及高速扫描实验技术,对含铝炸药水中爆炸近场冲击波进行了测量。压力计的测试结果表明,采用一个锰铜压力计和多个PVDF计同时测量炸药水中爆炸近场冲击波压力是可行的,但不能同时采用多个锰铜压力计进行测量。高速扫描相机记录了冲击波自出炸药端面到约60mm距离内冲击波传播轨迹,经过数字化分析计算得到了冲击波峰值压力随距离变化曲线。分析表明,压力计和高速扫描相机的测试结果符合较好,说明测试技术和分析方法是可行的。将压力计和高速扫描相机结合起来,有助于更好地研究含铝炸药水中爆炸近场冲击波特性。     

《实验力学》第2卷(1987)分类索引

综述流动显示技术及其现代发展概况,1,1焦散线实验方法综述,2,1光导纤维在近代光力学中应用的综述,3,固体力学的新发展对实验力学提出的挑战,声弹性应力测量,4,34,1电阻应变计测盆技术 动态加载装置和动态测量技术,1,27三轴测力传感器的剪切力高阶效应实验研究,2,朽应变片技术在动态力学测量中的应用,2,73压电陶瓷片在振动实验中的应用,2,90水泥混凝土常温电测温度补偿研究,4,59全息干涉术 双参考光全息散斑干涉技术的原理和实验,2,63 激光全息条纹三维读数仪法的误差分析,3,切散斑计皿 贴片散斑法及其应用,1,21提高直接散斑法全场分析条纹…