大幅板爆炸焊接脱焊问题的数值模拟

为了解决大面积钛钢板爆炸焊接工程应用中复合板边界区的局部脱焊现象,利用动力非线性数值模拟,考察了大幅板爆炸焊接的动态过程,通过分析爆焊过程中不同时刻复板飞行姿态,发现了在大幅板爆炸焊接过程中存在褶皱变形,发生位置与实际工程中大幅板的脱焊位置一致,指出应特别注意复板的褶皱变形,并解释了褶皱变形出现的原因,为爆炸焊接工艺技术的改进和发展提供了参考。     

多层金属爆炸焊接复板飞行姿态的计算方法

在两层金属爆炸焊接复板飞行姿态的理论计算基础上，运用质量守恒、动量守恒定理和契特公式推导了多层金属爆炸接复板飞行姿态的理论计算模型，经过实验验证，该计算模型和实验相符合，对于多层金属爆炸焊接工艺参数的设计具有很高的使用价值。     

材料强度对爆炸焊接结合界面的影响

为了研究爆炸焊接结合界面机理及材料强度对爆炸焊接的影响,采用相同的爆炸焊接参数对不同强度的基板进行了爆炸焊接。通过光学显微镜、扫描电子显微镜以及数值模拟技术对焊接试样的形貌、缺陷以及焊接机理进行了分析。结果表明:当材料强度较低时,碰撞点动压与基板材料强度的比值较高,界面出现较大的塑性应变并生热,此时界面熔化区较大,在焊接过程中可以将界面等效为不可压缩流体;当材料强度较高而碰撞点动压与基板强度的比值较低时,试样界面形貌受材料强度的影响较大。随着材料强度的上升,周期性的波状界面逐渐趋于平直。界面熔化现象减弱但温升速率较高,并受碰撞点附近高压出现热失稳现象形成剪切带及裂缝。此时材料强度的影响不可忽略,界面不能等效为不可压缩流体。     

铝-铝爆炸焊接界面的实验研究

对铝-铝同质金属爆炸焊接进行系列实验,研究不同装药比条件下焊接界面的变化特征。所得试件的金相照片表明,焊接界面均具有宏观波状,但其细观形貌又不同于文献报导的连续性波状界面。本次实验得到的三种界面随装药不同而分别呈正弦曲线型、点线型及纯点型,且后两者不再连续。最后利用爆轰波与金属壳表面相互作用理论进行分析,认为焊接界面细观形貌由射流厚度及堆积特征决定,其中界面连续性类似于水流连续性对流量的依赖,当射流厚度不足时难以形成连续界面。     

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。     

爆炸焊接界面波的数值模拟

借助动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA 11.0,运用光滑粒子流体动力学方法(SPH方法),建立以Johnson-Cook材料模型和Grüneisen状态方程为基础的热塑性流体力学模型,对同种钢板爆炸焊接界面波进行了数值模拟.结果表明,运用SPH方法可以得到清晰的爆炸焊接界面波形貌.与实验结果的比较表明:模拟误...     

爆炸焊接基复板间隙中的气体冲击波

通过分析研究爆炸焊接基复板间隙中的气体运动,建立了冲击波传播的理论模型,通过理论分析和计算说明了基复板间存在气体冲击波管道效应。管道效应使复合板尾部在爆炸焊接形成前发生上翘,造成板尾部焊接能量偏大,或使尾部炸药压死,是工程中长大复合板尾部焊接质量降低或失效的主要原因。还通过建立简化模型,分析了复合板宽度、各种保护性气体和粗真空对管道效应的影响,说明了选择爆炸焊接保护气体的原则,进而使用氦气保护进行了钛钢、铝镁爆炸焊接实验验证,为气体保护爆炸焊接、真空爆炸焊接技术的进一步开发研究奠定了理论基础。     

铝合金与槽型界面钢板的爆炸焊接

采用尺寸为4 mm×410 mm×410 mm的5083铝合金和尺寸为15 mm×400 mm×400 mm、表面开有燕尾槽的Q345钢板作为爆炸焊接的覆板与基板,根据理论公式得到铝合金-钢爆炸焊接下限后,选取其附近的参数进行爆炸焊接,再通过力学性能检测和微观形貌观察研究5083/Q345复合板界面的结合性能。实验结果表明:铝合金与钢在冶金结合和燕尾槽的挤压啮合共同作用下实现爆炸复合;铝合金与燕尾槽上底面、倾斜面和下底面的界面均呈平直状。铝合金与燕尾槽上底面、下底面以直接结合和不连续熔化块相结合的方式复合,而铝合金与燕尾槽倾斜面以连续熔化层的方式复合;复合板的剪切强度大于172 MPa,满足Al/Fe复合板结合强度的要求。     

基于分维理论的爆炸焊接界面形貌的定量表征

以爆炸焊接界面形貌为研究对象,利用分形理论研究其界面特征。运用三维超景深显微镜获得界面形貌图像,利用Matlab图像分析技术对界面形貌进行二值化处理,基于分形理论计算图像分维值以及多重分维谱。由分维值及多重分形谱的物理意义可知,轮廓分维值是对界面不规则程度宏观度量,而多重分形谱能定量表征界面的起伏程度及高度分布。因而,通过对界面结构进行分形几何分析,可实现界面形貌定量表征,弥补当前定性分析的不足。     

爆速对爆炸焊接铝/不锈钢复合管界面及结合性能的影响

通过在粉状乳化炸药中添加不同比例的密度调节剂,配制了爆速范围为1 450~2 550 m/s的低爆速炸药;采用该爆速炸药进行了铝/不锈钢复合管爆炸焊接实验,结合最小碰撞速度理论,对实验结果及其界面微观结构和结合强度进行了测试和分析,确定该复合管爆炸焊接的合适爆速约为1 950~2 150 m/s,其结合质量能够满足后续加工要求;同时发现界面由介于直线与波形之间的波状形态组成,且呈现不太规则的扁平波状结合,经分析,炸药爆速、复合管的爆炸焊接环境和爆炸产物飞散条件对界面结合波形及熔化层厚度有很大影响。     

双金属爆炸焊接上限

本文根据热传导理论给出了爆炸焊接时双金属结合区附近的温度场解析解。并利用该解初步研究了双金属的爆炸焊接上限。     

铝粉颗粒度对黑索金含铝炸药粉快速反应影响的微观特性研究

利用我们研制的光谱技术及回收技术成功地研究了含铝炸药粉中铝粉快速反应的微观特性。研究发现：铝粉越细,能和氧原子、氢原子（或含氧分子）反应的激励态铝原子增加,铝氢化反应与氧化反应加剧;但是颗粒度小于５０ｍ后,颗粒度对铝粉氧化反应的影响不明显。激励压力增加可导致铝粉氧化反应加强,激励压力大于１．２ＭＰａ后氢化反应减弱,激励态铝原子减少。激励态铝原子减少的原因是铝粉结块造成。     

凝聚态炸药爆轰测试技术研究进展

爆轰物理学科仍然是以实验为主的一门科学,爆轰测试技术的不断进步仍然是爆轰物理学科发展的主要推动力.本文在阐述凝聚态炸药爆轰性能主要几个研究方面的基础上,从光学测试技术和电学测试技术两个方面系统介绍了凝聚态炸药爆轰测试技术及其应用.通过对现代爆轰测试技术进展的阐述,分析了凝聚态炸药爆轰测试研究面临的问题,展望了爆轰测试技术的发展前景.      

钨粉爆炸烧结对粉末初始参数依赖关系的研究

本文从粉末爆炸烧结的能量沉积概念出发,提出了粉末爆炸烧结下限概念,讨论了钨粉末的爆炸烧结密度值和硬度分布对粉末初始参数的依赖关系,给出了实验结果。从理论和实验阐述了粉末初始参数在爆炸烧结实验中的重要作用。     

内装药管运动特性的理论计算

在圆管与圆管的爆炸复合研究中,需要对管的动态参数做定量的估计。本文从工程应用角度出发,将管看成由一系列微圆环组成,给出微圆环在爆炸作用下的运动规律,用准一维流模型给出管中爆轰产物流动方程,并考虑管材强度及管间空气阻力影响,建立了内装药管动态参数理论计算方法。用这种方法过几种材料进行了计算,其结果与实测结果符合良好。本文建立的方法对工程上的实际应用有参考价值。     

粉末爆炸烧结材料参数效应数值研究

用二维流体弹塑性体模型和Ｅｕｌｅｒ算法完成了粉末爆炸烧结的数值模拟;给出了爆炸烧结过程中密度分布和压力分布;研究了炸药和粉末参数对爆炸烧结的影响;讨论了几种实验装置设计方案的效果。数值模拟和实验结果作了比较,结果是令人满意的。     

金属圆管在炸药滑移爆轰作用下的运动姿态

采用二维Ｌａｇｒａｎｇｅ数值摸拟方法，计算在管内装填岩石硝铰炸药滑移爆轰作用下，２０＃无缝钢管的运动过程，计算结果与用斜电阻丝法测量得到的结果基本相符。     

金属粉末爆炸烧结界面能量沉积机制

本文用绝热摩擦机制和微爆炸焊接模型讨论了爆炸烧结过程中金属粉末颗粒边界局部升温以至熔融的机理。指出这种升温时间大致和激波前沿的上升时间相当,约10-8秒量级 升温率高达1011度/秒。其界面温度可超过常压下的金属熔点。并与McQueen等人建立的多孔隙材料的绝热压缩理论进行了比较。     

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。