周期性铜线密排结构的冲击压缩特性研究

对铜线密排结构材料开展了一维平面应变冲击压缩实验与数值模拟研究。利用激光位移干涉仪测量了样品/窗口界面速度剖面,获取了有效的结构冲击压缩实验数据。从样品界面速度曲线可以推断,密排结构冲击压缩时没有形成致密结构,在卸载过程中发生了分层。应用光滑粒子流体动力学方法(SPH)建立了平面铜线密排结构的三维计算模型,计算得到样品冲击加载下的压缩特性,实验和数值模拟得到的界面速度和压力结果吻合较好,为后续开展柱面铜线密排结构的冲击压缩过程研究奠定了基础。     

柱面内爆磁通量压缩实验中的磁扩散过程

利用一维磁流体力学程序MC11D，对套筒材料为不锈钢的柱面内爆磁通量压缩实验进行了数值模拟，研究了其中的磁扩散过程。计算结果表明:当套筒空腔中的磁场被压缩到350 T左右时，峭面磁扩散波开始形成，磁扩散波的波前从套筒内壁开始以0.75 km/s的平均速度向外快速推进，给磁场的压缩带来了不利影响；随着套筒内壁温度迅速升高，内壁附近会形成一个电阻率仅有0.3 mcm左右的等离子体保护层，又极大地减缓了空腔磁场向套筒中扩散的速度。在磁压缩过程中，峭面磁扩散波和等离子体层对于空腔磁场的扩散起着相反的作用，两者在发展的过程中相互竞争，在不同的阶段分别起着主导作用。     

复合圆柱壳冲击压缩数值模拟及稳定性研究

针对复合圆柱壳在炸药爆轰作用下的动力学响应及在此过程中伴随的失稳问题,研究了其制造工艺中可能出现的缺陷以及圆柱壳中铜线螺旋角和直径对复合圆柱壳稳定性产生的影响。采用SPH-FEM耦合算法,建立了复合圆柱壳二维细节模型,并提出了一种基于圆柱壳内壁粒子速度历史的失稳判据,计算了在不同参数条件下复合圆柱壳的失稳时间及对应的压缩率,对影响复合圆柱壳稳定性的因素进行了评估。分析结果表明,在复合圆柱壳制备过程中存在的折返层缺陷和铜线直径对复合圆柱壳的稳定性有较大影响,而螺旋角度对其稳定性影响不大。     

激光驱动带窗口宏观飞片特性实验研究

 利用激光驱动带窗口宏观高速飞片技术可以实现对材料的一维加载，特别适合开展材料的高压状态方程及高应变率下材料的动态力学特性研究。利用小型脉冲YAG激光器进行了驱动飞片技术研究。开展了飞片结构对飞片力学参数影响的实验，结果表明：复合靶飞片的能量耦合效率比单膜结构飞片具有较大的提高，平均速度提高约15%~30%。同时，飞片的平面性和完整性也有明显的改善。实验中测量了飞片的启动弛豫时间，结果显示：飞片的启动弛豫时间为5~10 ns。利用多通道光纤阵列开展了飞片的平面性测量。实验结果表明，在约1.0 mm的范围内，飞片的时间分散性为20~30 ns。利用高灵敏度激光干涉技术，对飞片速度历史进行了测量，结果表明，飞片在前20 ns就加速到最终速度的90%以上。     

12MeV强流脉冲电子束对钽靶的破坏研究

强流高能电子束由于具有很强穿透能力,在材料内的能量沉积具有体分布特点,因此其对材料的辐照破坏体现出和低能电子以及X光等不同的特点.本文分析了金相显微镜和扫描电镜下的被12MeV的强流电子束轰击后的1.2mm厚度钽靶的破坏点形貌,其破坏断面体现为力学韧性撕裂,且关于靶中心基本对称.为了解释这种现象,文中用蒙特卡罗的数值模拟方法给出了电子束在钽靶内的沉积能量分布:能量沉积呈现靶中心吸能高,两侧低,且关于中心基本对称的特点.针对破坏断面特点和靶的吸热情况,我们给出高能电子束对靶材破坏初步的定性解释:认为高能电子束的强穿透能力使得靶材各部分几乎同时加热.靶材在极短时间里吸收大量能量,发生剧烈膨胀.由于能量沉积特点,中心部分材料膨胀最厉害,受到两侧边界的强烈约束,将产生两大小相近的热激波相对传播.激波在两侧自由界面反射,产生向内传播稀疏波.当两个稀疏波在靶中心区域相遇,就造成了靶对称撕裂的破坏形态.     

材料预加热冲击压缩实验技术及高温下不锈钢的动态响应

 建立了用于轻气炮上冲击压缩实验的材料预加热系统及相关实验技术。介绍这一系统的原理、构造及操作。利用这一系统，在加载幅度8 GPa的恒定载荷下，得到了初始温度300～980 K范围内HR-2抗氢不锈钢的动态响应特性，包括层裂强度、Hugoniot弹性极限、卸载声速及它们随温度的变化规律。     

细微金属颗粒强氧化反应发光研究

设计了电爆炸铝丝产生细微金属颗粒强氧化反应发光的实验装置。对比了在氮气和氧气环境下发光能量的大小,并测量了铝氧反应发光光谱。通过改变实验条件,得到了氧气压力、铝丝直径以及电容器储能大小对发光能量的影响规律。     

内爆压缩多层密绕螺线管的数值模拟

利用AUTODYN二次开发接口建立三维多层密绕螺线管数值模型，并实现周期性边界条件，应用光滑粒子动力学方法对内爆压缩多层密绕螺线管过程及其界面不稳定性开展数值模拟。计算结果表明，内爆压缩螺线管结构过程存在扰动快速增长至后期的界面失稳现象，与对应的实验结果较为相符。同时，计算显示螺线管结构参数对界面不稳定性发展具有显著影响，螺旋角度减小，结构压缩后期的界面不稳定性趋于严重；铜线直径减小，结构压缩后期的界面不稳定性趋于减弱。     

激光辐照固体推进剂材料的冲量耦合机制分析

利用流体反应动力学编码对火箭推进剂材料的脉冲激光点火过程进行了一维数值分析,并对计算结果进行了分析和讨论。初步分析结果表明,火箭推进剂材料的激光冲量耦合增强机制较为复杂,包含两种主导机制,并受推进剂组分及其物理性质、激光参数等多因素影响。     

炸药柱面内爆磁通量压缩实验技术研究

炸药柱面内爆磁通量压缩实验技术 (MC-1) 是一种原理独特的高能量密度实验技术, 它是利用炸药内爆驱动金属套筒压缩其内部磁通量从而实现超高磁场, 利用超高磁场可以对其内部的样品实现等熵压缩. 由于这项技术具有超高磁场、等熵加载等特点, 在材料高压物性、新材料高压合成、及超强磁场下的凝聚态物理等多个领域都具有广阔的应用前景. 2011年, 中物院流体物理研究所在国内率先开展了这一方面的实验研究工作, 研制成功了单级MC-1实验装置, 观测到了MC-1实验的典型实验特征, 获得了超过430T的动态超强磁场. 数值分析表明, 利用这项技术可以实现对材料的等熵压缩. 这项技术的研究对于我国未来开展极端条件下的凝聚态物理研究具有积极的意义. 关键词： 柱面内爆 磁通量压缩 等熵压缩 超强磁场