飞片温升对Hugoniot参数测量的影响

近年来，为了从事在超高压力下的物态方程研究，人们发展了许多加载技术，如：多级驱动、多级爆轰、激光驱动、磁驱动等，这些技术均突破了传统加载装置（化爆、气体炮等）的能力极限。但是，在实验中也出现了一个比较严峻的问题，即飞片在撞击样品（待测材料）前的驱动过程中被加热至较高的温度。飞片作为标准材料，在实验数据处理中需要引入其Hugoniot参数，而这些参数一般是在常温下测量的，称为主Hugoniot参数。飞片被加热后，初始状态偏离了常温态，其Hugoniot参数是未知的。在数据处理中，     

用Hugoniot数据计算高压状态方程

提出了利用Hugoniot数据、变形Morse势和Grüneisen模型来确定固体材料的高压状态方程的方法。该方法物理意义明确,表达式简洁。用此方法计算Au的高压状态方程,将所得的状态方程与Sesame数据库中Au的状态方程进行比较,发现在密度20~28 g/cm3内两者吻合较好,相对误差在0~10%的范围内,表明运用Hugoniot数据结合Grüneisen模型计算材料的状态方程是很适合的。     

沿等压路径求解疏松材料Hugoniot关系的微分方程组及其求解

 根据固体材料的三项式物态方程和Grüneisen物态方程,导出了沿等压路径求解疏松材料冲击温度和压缩体积随初始密度变化的微分方程组。从体积的微分方程出发,在假定Wu-Jing参量为常数的前提下,导出了冲击压缩体积和体积-焓物态方程的Wu-Jing表达式。采用数值差分方法求解微分方程组,计算了疏松铜的冲击压缩特性,并与文献中部分实验数据进行了比较,特别强调了热电子对冲击压缩体积、冲击温度和Wu-Jing参数的贡献。还讨论了Grüneisen物态方程与Wu-Jing物态方程的内在联系及后者的适用范围。     

贵金属金的状态方程

 提出了一个热压强的计算公式,从而获得金的状态方程。并结合实验数据与文献中常用的其它两个状态方程进行了比较。结果发现,修正后的状态方程与实验数据吻合很好,略优于其它两个状态方程。     

用PVDF压力计研究未反应JB-9014钝感炸药的Grüneisen参数北大核心CSCD

为了获得未反应JB-9014炸药的Grüneisen参数Γ,在火炮加载平台上对JB-9014炸药进行一维平面冲击实验。实验中,将炸药样品安装于两个铜板之间,两个PVDF压力计分别安装在炸药样品前表面和中部,记录两个位置处的压力随时间的变化历程;将圆形铜板作为飞片安装于弹托前表面,利用火炮加速弹托,使飞片以一定速度撞击样品装置前铜板,前铜板中产生右行冲击波对炸药样品形成一次压缩;随后冲击波在炸药样品/后铜板交界面发生反射,产生左行冲击波对炸药样品形成二次压缩。假设炸药样品的Grüneisen参数Γ为常数,计算不同Γ值下炸药样品前表面和中部压力随时间的变化历程,将不同Γ下的计算值与实验值进行对比,获得了JB-9014钝感炸药Grüneisen参数的最优值,为1.7。     

晶格振动和热电子对疏松金属材料冲击压缩特性的贡献

 根据固体晶格的谐振子模型、热电子的自由电子气模型以及Grüneisen物态方程，仅通过简洁的代数运算分别导出晶格振动、热电子对疏松金属材料的冲击温度、冲击压强、乃至压缩体积贡献的计算公式。结果表明：晶格振动对冲击压缩体积的贡献分量计算公式与吴-经方程的推导结果在形式上具有很好的一致性，同时改进了热电子对体积贡献分量的计算公式。并论证了两个体积贡献分量表达式的合理性及其物理意义。     

C30混凝土冲击绝热关系和Grüneisen型状态方程的实验研究

采用一级气炮加载技术和锰铜压力计测试技术,对含初始空隙的C30混凝土在一维应变条件下的冲击特性进行了实验测量和分析.基于锰铜压力计测量的压力波形,确定了C30混凝土材料的冲击绝热关系,即冲击波速度D与波后粒子速度u之间满足线性关系.再从C30混凝土的冲击绝热数据出发,获得了计及初始空隙度₀影响的多项式形式Grüneisen型状态方程中的各项系数.实测压力波形还显示：不同位置处的压力波形在迅速上升至峰值后均随时间逐渐衰减,而冲击波峰值又随传播 关键词： Grüneisen型状态方程 冲击绝热关系 混凝土     

Grüneisen系数的统计物理学定义

将广义力对系统做功引起的能量(不含冷能)的相对变化ES/ES与广义坐标的相对变化y/y之比定义为微观Grüneisen系数γS,导出了计算Grüneisen系数统计平均值的微分方程.由该方程计算了人们熟悉的热力学系统的Grüneisen系数,结果与其他方法得到的结论完全一致.     

爆炸压实过程中颗粒碰撞问题的SPH法数值模拟

 目前采用SPH无网格方法对大变形问题进行数值模拟已成为计算机仿真技术的研究热点。利用LS-DYNA程序中的SPH法对粉末爆炸压实过程中颗粒的碰撞问题进行了数值模拟。在二维及三维模型下,模拟出了微射流的产生及孔隙塌缩闭合过程,验证了粉末压实理论。另外还利用三项式状态方程及Rankine-Hugoniot关系推导得出了LS-DYNA中采用的高压下固体材料的Grüneisen状态方程。     

Hugoniot实验的粒子速度测量不确定度分析

 不确定度评定是Hugoniot实验的一项重要工作,针对飞片撞击法和对比法两类主要Hugoniot实验进行了粒子速度的测量不确定度分析。根据直接测量量和间接输入量及其不确定度,用不确定度传递律表述了粒子速度的不确定度,并给出了冲击压强（p）、压缩密度（ρ）和压缩比容（v）的评定方法。对于样品和基板为不同材料的非对称碰撞及对比法实验,不确定度评定除A类评定外还应包括B类评定,应考虑用Hugoniot镜像线近似二次冲击绝热线或卸载线而导入的不确定度。在Hugoniot实验中应尽量避免涉及B类评定的其它因素,如同种材料初始密度的显著差异、飞片击靶前的温升等情况。     

M-G模型的简化以及预热Mo实验结果分析

 在Mie-Grüneisen （M-G）物态方程的基础上进一步推导出预热材料的Hugoniot参数表达式,使得利用M-G物态方程确定材料在不同初始温度下的Hugoniot参数更简洁方便。Miller和Duffy测量了Mo在初始温度1 400 ℃下的状态方程,其结果并不符合M-G物态方程模型,导致一些问题需要进一步研究。     

金属冲击温度的辐射法测量问题

 金属的冲击温度及熔化温度测量对构建其完全状态方程具有重要意义。简要综述了用于金属冲击温度及熔化温度辐射法测量的一维热传导理想界面模型和非理想界面模型,并着重对模型中明示或隐含的关键假定的合理性、影响金属冲击温度与熔化温度结果的主要因素进行了分析、讨论,以期对实验数据有一个合理的评估。还讨论了求解理想和非理想界面模型一维热传导方程界面温度时所隐含的冲击压缩下热导率不随温度而变、冲击压缩下金属样品/窗口界面辐射的灰体假定,以及窗口材料的透明性、非理想界面模型中表观界面温度的修正、动载条件下金属高压熔化温度的测量、界面的非Flourier热传导等问题。分析结果表明,目前采用辐射法测量大致可以得到冲击温度,在发生熔化的情况下可获得熔化温度,但离精密测量的要求还有较大差距。     

Shock Hugoniot calculations and melting in Pb

Shock Hugoniot calculations are carried out for lead (Pb) using both solid and liquid state theories. The Hugoniots in solid and liquid cases are in mutual agreement within the experimental uncertainties. However, the shock temperatures are quite different as computed from solid and liquid state theories. This fact can perhaps be used to detect melting along the shock Hugoniot provided the shock temperatures are accurately measured.     

石墨冲击压缩的理论研究

 用统一的排列模型研究石墨在高压下的状态方程。能量由冷能、晶格振动和电子的热贡献三部分组成。利用上述模型计算了石墨的膨胀曲线及石墨的冲击压缩Hugoniot曲线，当V₀＝5.29 cm³/mol时，计算结果与Morgan实验结果一致。     

铁Hugoniot曲线的Ab initio计算

以ＧＧＡ－ＬＡＰＷ冷能计算为基础，应用经典统计理论计算了铁的Ｈｕｇｏｎｉｏｔ性质，包括：Ｐ－Ｖ曲线、Ｐ－Ｔ曲线、热容、Ｇｒｕｅｎｅｉｓｅｎ参数，计算结果基本上与实验符合。     

磁驱动金属飞片速度理论近似解析

 从能量守恒关系出发,在一定假设的基础上,提出了一个近似估计磁驱动金属飞片速度的一维物理模型。该模型考虑了磁驱动过程中工作区电感的动态变化以及烧蚀能、磁场能的影响;用3个实验例子验证了该模型的有效性。结果表明,在无冲击形成以及飞片内能累积不大的情况下,用该模型可准确估计飞片的速度。     

液氮的冲击压缩理论计算

 使用修正的WCA状态方程研究液氮的冲击压缩特性，并利用exp-6形式的势函数、用Ross变分微扰理论计算分子间相互作用贡献的自由能。计算的液氮冲击压缩Hugoniot曲线与实验数据符合较好。     

超压爆轰产物冲击绝热线的实验研究

炸药驱动高速飞片撞击基板和炸药,从而在炸药中产生超压爆轰状态。利用高速扫描相机测试了冲击波在炸药试样和铝标准试样中的传播速度,采用对比法得到了炸药爆轰产物的雨贡纽曲线。通过分析发现,通常的冲击波-粒子速度(D-u)关系式的线性拟合不适合CJ点附近的雨贡纽数据,对于炸药爆轰产物的冲击波-粒子速度关系式最好采用非线性关系式。利用冲击波前后物理量守恒关系式,将D-u数据转化为p-V数据,拟合得到了炸药爆轰产物的雨贡纽p-V关系。     

The Hugoniot equation of state of the fluid He+D2 mixtures

The fluid variational theory and effective one-component model have been used to calculate the Hugoniot equation of state (EOS) of fluid He, D2, and He+D2 mixtures with different He:D2 compositions under high pressures and temperatures. An examination of the confidence of above computation is performed by comparing experiment and calculation, in which the similar calculation procedure used for He+D2 is adopted, of He and D2 each, since no experimental data are available to conduct this kind of comparison. Good agreement in both comparisons is found. This fact may be looked as if an indirect positive verification of calculation procedure used here at least in the pressure and temperature domain covered by the experimental data of He and D2 used for comparison, numerically nearly up to 35 GPa and 105K.