活性材料冲击释能行为研究进展

活性材料是一种具备释能特性的新型材料,其在冲击导致的高压/高温作用下可以发生化学反应,释放大量的化学能,因此在破片、聚能破甲战斗部等军事领域有广泛的应用潜力。为了实现对活性材料释能过程的设计与控制,推进活性材料武器化应用进程,就必须解答活性材料冲击释能行为中所包含的一系列复杂的力-热-化耦合问题。近40年来,对活性材料的冲击释能行为已开展了大量研究,本文在此基础上系统梳理了活性材料的冲击诱发化学反应机理、动力学以及相关效应的研究现状,重点关注活性材料的冲击释能实验表征技术、冲击诱发化学反应理论模型以及考虑力-热-化耦合的冲击压缩数值模拟方法等3方面的研究进展。总结认为,对活性材料冲击释能行为的研究已经具有一定的积淀,但目前对实验中超快化学反应行为的实时诊断研究还缺乏更加丰富、精细、直观的表征与探索,相关理论与数值模拟研究尚未建立能够完整描述活性材料冲击释能行为的力-热-化理论模型,缺乏能够从宏观尺度描述冲击释能行为的有效方法。因此,超快化学反应实验表征技术、宏观角度的力-热-化机理与模型建立及其数值模拟应用以及具备可调性能的活性材料制备新工艺3方面研究内容将是推进活性材料未来军事化应用的重点关注对象。     

利用红外热像技术快速预测材料的S-N曲线

研究材料疲劳一般采用试验的方法,但试验周期长, 所需试验试件和费用多,一直以来都是材料疲劳试验难以克服的困难,人们一直在探寻能快速得到材料疲劳性能的方法.本文在前人研究的基础上,采用红外热像技术,确定了材料的疲劳极限,并在"同种试件疲劳破坏消耗的塑性功不变"的假设下,通过建立塑性温升、热耗散、塑性功之间的关系给出了试件疲劳寿命的计算公式.由此经过简单的试验,理论上用一根试件,试验几个小时就可以快速确定材料的疲劳寿命,给出材料的S-N曲线.     

改进有限单元法动力特性方法的探讨

采样定理告诉人们进行离散逼近离散尺寸的极限是问题中所涉及最高频率波长的1/2．1/2波长是一理想值,在目前的有限元分析中,通常保证精度的空间离散尺寸远小于这一理想值．文中分析了这一现象的可能原因,同时给出了一种基于有限元的在一定条件下能够改进空间离散效率的动力模拟方法．     

有限单元质量质心集中方法的探讨

提出利用单元质量质心集中方法来优化单元惯性效应表征、改善单元力学效应匹配的 思想: 将单元质量质心集中能够建立精确描述单元质点系惯性效应的动力学方程, 进而达到 优化单元惯性效应表征以及改善单元惯性和变形两种力学效应匹配的目的. 本文通过一维问 题的频散效应分析等对该方法的有效性进行了详细的分析和验证.     

Improvement of FEM’s dynamic property

The discretization size is limited by the sampling theorem, and the limit is one half of the wavelength of the highest frequency of the problem. However, one half of the wavelength is an ideal value. In general, the discretization size that can ensure the accuracy of the simulation is much smaller than this value in the traditional finite element method. The possible reason of this phenomenon is analyzed in this paper, and an efficient method is given to improve the simulation accuracy.