爆炸处理消除16MnJ超厚钢板焊接残余应力

研究了炸药性能、药条尺寸、布药方式以及引爆方式等对消除７０ｍｍ厚１６ＭｎＪ对接接头焊接残余应力效果的影响。在此基础上提出优化的工艺方案，为将爆炸消除焊接残余应力技术应用到大型或特大型焊接结构上提供工艺参考。     

爆炸法消除焊接接头残余应力的数值模拟

利用非线性动力有限元法对爆炸处理消除焊接接头残余应力的全过程进行了数值模拟。首先，采用温度场与位移场的间接耦合方法计算了钢板对接焊的焊后冷却及残余应力的生成过程，求得焊接接头处由高温冷却到室温由于变形受到阻碍而产生的不均匀的残余塑性变形和应力。然后，在焊缝区引入移动的爆炸载荷，计算了爆炸波作用下该钢板焊接接头附近应力的变化。计算结果表明，爆炸处理可引起板内应力的重新分布，从而有效地释放超过塑性极限的残余应力。利用炸药爆炸消除大型焊接结构残余应力是一种经济有效的方法，本文的数值模拟为研究炸药爆炸消除焊接结构残余应力的机理提供了有力的工具。     

大型爆炸防护结构的动态应力测试与分析

对某大型爆炸防护结构进行不同工况的爆炸实验,通过电测法测量了几个典型位置的应力,结果 显示:从第1和第2主应力测试结果来看,球壳表面在爆炸冲击作用下的冲击应力峰值除第1次最大外,之后 基本以拉压应力状态来回振动,而且振动应力在经过1~2个来回后立刻减小到100 MPa以下,土的堆压可 以起到削弱球壳振动的作用,因此球壳单次爆炸引起的振动疲劳问题大为削弱;模型的强度满足设计要求;排 气孔附近是应力最为集中区域;炸药的形状系数对结构的安全影响很大。     

爆炸自紧残余应力及对构件疲劳强度的影响

用贴腻子炸药法和动液压法两种爆轰工艺对不同类型厚壁构件实施了爆炸自增强处理,并对爆炸处理形成的残余应力进行了实验测定。对内壁有缺口和裂缝的厚壁圆环以及带缺口的超高压圆筒和四通构件进行了爆炸自紧处理并进行了疲劳实验检验,结果是:在高周疲劳阶段,经爆炸处理的构件缺口根部疲劳裂纹萌生寿命可提高5倍,内压疲劳开裂寿命可提高8~10倍。在低周塑性疲劳阶段构件的疲劳开裂寿命仍可提高1倍左右。由于用贴腻子炸药方法可使构件表面硬度增加从而获得更高的残余压应力,故其自增强效果优于动液压法。     

整体化复合材料结构残余应力实验研究

通过钻孔法测试了T型整体化复合材料结构件在不同固化工艺方案下的残余应力,并研究了多墙类加筋壁板的腹板和蒙皮的残余应力分布,以及不同钻孔深度对结构件内部残余应力测试结果的影响。研究结果表明:共固化方式下产生的残余应力要小于胶结共固化方式下的残余应力。     

超声冲击处理对不同强度等级钢焊接残余应力的影响

采用超声冲击处理Q390B和EQ70两种强度等级的多道焊试板,通过小孔法和X射线衍射法测试试板表面残余应力,采用轮廓法测试试板内部残余应力,对比试板焊态应力及超声冲击处理态应力.研究发现:超声冲击处理使两种强度等级试板焊缝表面残余应力由焊态拉伸应力全部转变为压缩应力,纵向应力下降幅度为800MPa左右,横向应力下降幅值...     

内部爆炸加载下柱壳的环周分裂数

基于有限长度柱壳的Gurney速度公式,以壳体平均半径估算平均应变率,同时考虑壳体剪切断裂时的断裂面长度与径向壁厚的差异,对Grady-Kipp方法进行了修正,得到柱壳剪切断裂模式下环周分裂数的完整表达式。利用修正方法分析得到的环周分裂数计算结果与实验数据分析结果符合更好。以20号低碳钢柱壳为例,对其在TNT爆炸加载下的膨胀断裂进行了三维数值模拟,得到的环周分裂数模拟结果与实验结果符合较好。

     

搅拌摩擦焊接残余应力及残余变形数值分析

建立了搅拌摩擦焊接顺序热力耦合有限元模型,用移动热源模拟搅拌头的作用,对搅拌摩擦焊接进行数值模拟.瞬态温度场及残余应力场与试验结果吻合良好,从而验证了该模型的正确性.本文研究了焊接过程中应力变化过程,指出应力场的不均匀分布引起板的弯曲变形.建立了不同尺寸有限元模型,研究板的尺寸对残余变形的影响.板的宽度对纵向残余变形曲率影响较大,长度对变形曲率影响较小.当焊接长度足够长,模型宽度相同时,不同模型远离端部区域纵向弯曲曲率相同.板的横向残余变形主要由焊缝区域变形引起,远离焊缝区域几乎没有弯曲变形发生,且板的尺寸对变形曲率影响很小.     

爆炸膨胀环实验数据处理方法讨论

采用线性关系式及多项式对爆炸膨胀环速度曲线上不同长度的数据窗口进行拟合,获得了应力应 变关系,结果表明数据窗口的选取是膨胀环实验数据处理的基础;同时发现当拟合关系式高于2次时,获得的 应力应变关系从形式上偏离了物理规律。对数据进行高阶光滑后采用差分方法直接处理,可以更好地反映膨 胀环速度历史与瞬时应力之间的关系,澄清了2次以上关系式拟合处理得到的应力应变关系偏离物理规律并 不是由数据处理方法造成的,而是由速度点测试的不确定性造成的。     

基于大型炉体焊接残余应力测试的盲孔法研究

为提高炉体焊接残余应力测试精度,对传统的盲孔法进行改进,即在测点打孔后多次扩孔并增加孔深;通过对SM400ZL钢焊接残余应力测试时的应变释放系数A,B进行实验标定,得出多组应变释放系数值,计算可得残余应力的估算值,并对不同状况下的残余应力值进行比较.通过大拉力标定试验得出SM400ZL钢盲孔的孔边塑性变形对测量精度的影响和塑性修正公式.结果表明,改进的盲孔法能够更准确地测得焊接残余应力值,测量结果经塑性修正,最大误差减小到2%以下.测试方法和结果可直接在相关的工程实际中应用.     

爆炸焊接界面波物质点法三维数值模拟

基于冲击动力学和爆炸焊接理论,采用物质点法对爆炸焊接界面波的形成进行三维数值模拟。通过数值模拟结果与爆炸焊接实验结果的对比,对复合界面材料的塑性流动变形以及界面波形成的机理进行探讨。结果表明:界面波是因为在碰撞点处的金属材料发生熔化并产生涡旋流动形成的;同时也说明采用物质点法模拟爆炸焊接界面波的形成是可行的。     

混合炸药爆速预报的新方法

为了提高混合炸药爆速尤其是含铝混合炸药爆速的计算精度,基于体积加权法思路构造一种新的混合炸药爆速计算公式,对近50种常见的混合炸药配方进行了计算,并与实验值进行对比,结果很好吻合,最大误差低于3%,平均误差低于1%,与BKW和Urizar常用方法相比,计算精度有显著提高。

     

基于Starfield迭加法的条形药包爆炸应力场分析

在分析条形药包的现有理论研究方法与实验成果的基础上,认为爆轰波沿装药方向传播的时间效应是影响条形药包爆炸应力场特征的主要因素。综合Starfield迭加法与动力有限元法,提出了基于Starfield迭加原理的条形药包爆炸应力场数值分析模型,全面分析了不同起爆方式下条形药包爆炸应力场发展及形成规律,结论对实际工程具有一定指导意义。     

柱状含铝炸药水下爆炸近场的特征线法研究

基于之前提出的一种含熵变项的特征线法,通过控制非等熵流中的能量释放来刻画铝粉燃烧的影响,结合简单Chapman-Jouguet模型和JWL-Miller状态方程,计算了柱形含铝炸药水下爆炸的近场参数。对比模拟结果与实验数据,发现这种特征线法可以较好地预测近场冲击波的传播迹线、爆轰产物的膨胀轨迹以及内部压缩波的反射过程。结果表明,这种特征线法可用于含铝炸药水下爆炸的近场计算,进一步可用于评估含铝炸药性能或计算水下能量输出。     

基于SPH 法的爆炸螺栓冲击特性研究

由于爆炸螺栓解锁过程具有瞬时性、变形大等特点,同时接触爆炸过程中交界面处介质阻抗相差 较大,因此基于计及材料强度的SPH 方法,在控制方程的粒子近似过程中将其转化为粒子密度及质量对物理 量近似过程影响较小的形式,建立了爆炸螺栓三维SPH 数值模型,分析了爆炸螺栓解锁过程中的冲击特性。 同时,通过与LS-DYNA软件的计算结果进行对比,验证了本文所建立数值模型的准确性和可靠性。     

微团化动态结晶法制备超细HMX炸药

为改善HMX(Cyclotetramethylenetetranitramine,奥克托今)炸药的细化效果,通过分析一般重结晶方法制备超细炸药粒子存在的缺陷,提出了一种基于化学结晶和机械冲击原理的微团化动态结晶超细化技术。分析了该方法的理论基础并探讨了微团化动态结晶超细化机理。应用此方法制备出了亚微米级(D50=0.40m)的超细HMX炸药,其细化产品粒径小且粒度分布范围窄。     

爆炸焊接外复法制取铌-不锈钢复合棒

采用爆炸焊接中的外复法,并控制爆炸能量,使3.8mm的不锈钢管与铌棒在固态下产生高强度的冶金结合,其性能超过了预定的技术指标。若炸药的品种、药量、间隙等影响爆炸复合的主要工艺参数选择得当,动态条件合适,其最高结合强度可以达到铌材的强度,产生等强结合。     

爆炸成型弹丸药型罩研究

为了提高反装甲武器的功效,在装药条件、几何尺寸相同的条件下,分别对以钨铜粉末冶金、紫铜和铜铝复合金属三种不同材料为药型罩的爆炸成型弹丸进行了破甲实验,得出以铜铝复合金属材料作为药型罩、且罩顶开通孔的爆炸成型弹丸的破甲能力可比以紫铜为药形罩的弹丸提高22%,并且形成的破片形状规则。