钝感高能炸药爆轰产物JWL状态方程再研究

对钝感高能炸药JB-9014的爆轰产物JWL状态方程进行了深入研究。利用改进的圆筒试验技术,得到了筒壁膨胀的质点速度、位移和加速度的实验结果;通过解析分析和曲线拟合相结合的方法,确定了爆轰产物JWL状态方程参数;采用ANSYS/LS-DYNA3D程序进行了数值模拟,并与实验结果进行了对比和分析,验证了状态方程参数的适用性。     

金属铅在斜冲击波对碰加载下动态行为的数值模拟

高强度冲击加载作用下金属材料的动态物理行为是当前冲击波领域基础研究和工程应用最为关注的焦点。采用光滑粒子法(SPH)开展不同位置起爆诱发的斜冲击波对碰加载金属铅的二维数值模拟研究,得到了金属铅内入射斜冲击波的角度和强度,并利用极曲线方法理论上导出发生马赫反射时的临界入射角和入射马赫数关系。根据计算结果可知,金属铅内入射斜波对碰后将发生马赫反射。随着起爆位置与金属铅表面距离的增加,不仅金属铅内入射冲击波强度和入射角增加,而且形成的马赫杆宽度也在增加。由自由面速度剖面给出了马赫杆宽度及张角,结果与理论预测的结果吻合较好。     

基于边缘检测的柱壳实验图像分析方法

为实现金属柱壳爆轰加载实验中内界面照相图像的自动处理，获得内界面的特征参数，研究建立了基于边缘检测的图像分析方法。采用M—H算子对图像进行边缘检测，并提出双线边缘输出方式避免出现边缘交叉连通问题，获得描述柱壳内界面轮廓的连续闭合边缘；研究了内界面轮廓曲线的自动提取方法和等效圆半径测量方法等。应用结果表明，该方法可实现柱壳实验图像的精确、自动处理，快速获得内界面等效圆半径等定量物理参数；也可用于类似实验图像的分析处理。     

爆轰波对碰驱动下加环紫铜圆管对碰区的变形特性

爆轰波对碰驱动下金属圆管对碰区易出现过早断裂现象，为了推迟圆管对碰区的断裂时间，文中在紫铜圆管对碰部位设计了铝保护环结构，以研究加环后紫铜圆管对碰区的膨胀变形特性及其对圆管对碰部位破裂时间的影响。采用高速分幅摄影、脉冲x光照相两种观测技术，对加环紫铜圆管在爆轰波对碰驱动下的膨胀变形及破坏过程进行了观测。实验装置示意图及高速分幅摄影实验结果见图I。     

爆轰波对碰驱动下平面铅飞层对碰区动载行为实验研究

 采用高速光学照相和脉冲X光照相技术,对滑移爆轰波对碰驱动下平面铅飞层对碰区的动载行为进行了实验研究。实验结果显示,在爆轰波对碰区铅飞层出现了类似射流状超前凸起的现象,对碰区凸起呈现出速度和密度有明显差别的多层分区结构。凸起头部速度较高,运动过程中因自身的速度梯度及与周围空气的相互作用,呈现出明显的散碎、雾化特征,体密度远低于初始密度。凸起根部速度相对较低、密度较高,但随时间的推移仍迅速转变为非密实状态。对碰爆轰波的波剖面结构,以及材料的强度和冲击熔化可能是主导对碰区动载行为的主要因素。     

铅飞层中斜冲击波对碰马赫反射行为实验研究

采用线阵多普勒光纤探针测速技术（Doppler pins system，DPS）和高速光电分幅相机照相两种精密诊断技术，对铅飞层中斜冲击波对碰后的反射行为进行了观测。获得了飞层对碰部位速度-时间历史曲线和凸起形貌演化图像，给出了凸起轮廓发展演化过程、压力分布等实验数据和信息。结合冲击波反射理论，对铅飞层对碰区动力学现象进行了分析和解释，证实铅飞层中斜冲击波对碰后发生了马赫反射。     

平面金属飞层对碰区速度剖面的精密测试

采用线阵多普勒光纤探针测速技术（Doppler pins system,DPS）,对钨合金平面飞层对碰区速度剖面进行了精密测试研究,获得了4 mm长度范围内16个测点的速度-时间曲线。对速度曲线进一步处理后,给出了对碰区凸起轮廓发展演化过程、对碰区压力分布、材料表面是否发生破坏等丰富的实验参量和信息。实验结果表明,在本文实验装置构形下,冲击波对碰后发生规则反射,对碰后压力约为对碰前压力的2.5倍;冲击波对碰后的压力分布决定对碰区的凸起结构,钨合金飞层对碰区凸起为尖形结构。     

应用SPH方法对平板铅飞层对碰凸起动载行为的数值模拟研究

采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法,模拟研究了两点起爆圆柱炸药驱动组合飞层(铝+铅)的动载行为,得到了爆轰波对碰区铅飞层类似射流状超前凸起的计算图像。模拟结果表明,对碰凸起呈现与实验结果相同的分层结构,且凸起头部具有散碎特征,根部相对密实。因此,SPH方法能够较好地模拟铅这类低熔点、低强度金属在对碰区中出现的散碎等破坏现象。     

高应变率压缩加载下LY12铝圆管的剪切断裂研究

 通过回收破片的断口观察和金相分析研究了LY12铝圆管在高应变率压缩过程中的剪切断裂现象；回收破片具有典型的剪切断裂特征，断口与径向近似成45°夹角，断口观察发现断口面经历过径向摩擦；破片金相分析表明，绝热剪切带和裂纹首先在圆管内壁附近产生，然后沿最大剪应力线向外壁扩展。利用数值计算给出了圆管在内爆压缩加载下管壁内微元的应力、应变历史，为分析LY12铝圆管的剪切断裂提供了参考。     

不同热处理条件下45^#钢柱壳膨胀断裂研究

对不同热处理条件下的45^#钢样品进行静态力学性能测试，采用高速摄影技术对相应状态的柱壳在爆轰加载下的膨胀断裂过程进行研究，并对回收破片进行金相分析。结果表明：回火温度对45^#钢壳体的静态力学性能产生明显影响；相应柱壳的动态膨胀断裂性能也有明显差别。