Dynamic Spallation in Uranium under Laser Shock Loading

The spall behavior of uranium is investigated using direct laser ablation loading experiments. The uranium targets are cut and ground to 0.05 mm, 0.1 mm, and 0.15 mm in thickness. Laser energies are varied to yield a constant peak pressure. This results in different strain rates and varying degrees of damage to the uranium targets. The spall strength is calculated and analyzed from the free surface velocity histories recorded using a line velocity interferometer for any reflections system. The spall strength increases from 4.3 GPa to 9.4 GPa with strain rates ranging from 4.0 × 10~6 s~(-1) to 1.7 × 10~7 s~(-1). Post-mortem analysis is performed on the recovered samples, revealing the twin-matrix interfaces together with the inclusions to be the primary factor governing the spall fracture of uranium.     

内爆加载下热塑性管壳的应力波演化与层裂效应研究

 在引入材料损伤软化、温度软化效应的基础上，对一维柱对称内聚爆加载管壳中应力波的传播、材料的变形和层裂问题开展了研究。成功地通过自编写有限元代码，完成了系列数值模拟计算，得到了管壁中与物理事实一致的应力波传播图像和材料的变形、损伤、层裂的发展规律，成功模拟了内聚爆加载管壳的多次层裂现象。     

Pillow飞片气炮加载实验的数值模拟研究

 采用多介质弹塑性流体动力学计算方法,研制了适用于复杂加载的Lagrange计算程序MLEP,对劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory,LLNL）19层和冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室（Laboratory of Shock Wave and Detonation Physics,LSD）设计的29层Mg-Cu体系Pillow密度梯度飞片气炮加载实验过程进行了数值模拟和比较,获得的速度剖面计算结果与实验测试结果吻合一致,验证了流体动力学计算方法、不同材料体系混合模型以及计算程序的有效性和实用性,为进一步开展可控路径的复杂加载实验研究奠定了基础。     

Magnetic Transformations and Polymorphic Transition of Ferromagnetic Steels under Shock-Wave Loading

Technical Physics - A method for recording magnetic transformation is presented for ferromagnetic steels under shock-wave loading. The operation of the magnetic transformation gauge is considered...     

国产PVDF压电薄膜的冲击加载及卸载响应研究

 对两种厚度的国产PVDF压电薄膜,用轻气炮和激波管进行了冲击加载应力-电荷曲线的标定,并与其它若干种国内外的PVDF标定曲线进行了对比和分析;采用阶梯卸载和同时测量质点速度的方法,研究了PVDF压电薄膜的冲击卸载响应特性,发现有明显的滞后效应存在。     

Elastic Deformation Processes in Auxetic Single-Crystal VZhM8 Alloys Under Shock Loading

Russian Physics Journal - The paper presents the results of numerical simulation of loading of cylinders made of the type VZhM8 singlecrystal alloy which is used in the production of gas-turbine...     

FeMnNi合金高压加卸载历程测量和相变层裂分析

 采用VISAR和X光联合测试技术,利用等厚对称和逆向碰撞法测量了FeMnNi合金高压加卸载历程和相变层裂信息。加载过程中,FeMnNi合金样品发生α→ε相转变,相变波速大于塑性波速,在撞击面上相变波与塑性波合并成单一相变波;卸载过程中,FeMnNi合金样品可能发生了逆相变,形成了除合并相变波在自由面反射中心稀疏波R以外的两道卸载波S1和S2。等厚对称高压加载下,FeMnNi合金样品发生了二次层裂。分析中心稀疏波R、卸载波S1和S2在样品中的传播作用过程,发现样品发生冲击相变和卸载逆转变是导致其等厚对称高压加载下发生二次层裂行为的主要原因。     

冲击下材料质量混合的实验研究及离散元模拟

 利用化爆驱动飞片对铅-锡和铜-铝的颗粒混合物进行冲击加载。回收样品的金相分析发现,在锡颗粒边界有明显的铅锡质量混合带,带宽约60~80 μm。利用扫描电镜对混合带进行点扫描,得到带内铅和锡质量分布。计算出的铅锡动态扩散系数为D=0.9 cm²/s,远高于准静态。利用离散元方法进行了数值模拟,定性的显示了高速冲击下材料细观混合的过程和机理。     

冲击加载下铝中孔洞长大的微观机理分析

 利用扫描电镜和透射电镜观测了冲击加载后高纯铝损伤状态孔洞的分布,发现在冲击波加载后,高纯铝中出现了大量的孔洞,孔洞大小多集中在百纳米尺度,分布不均匀,且呈现出带状形貌,局部区域的孔洞在冲击波作用下优先发展,孔洞长大,形成微米级的大孔洞。进一步的观测发现,在孔洞周围出现了大量的位错发射,发射方向位于{111}晶面上,是面心立方金属的密排面。运用分子动力学模拟进行了对比研究,验证了位错发射方向与观测结果是一致的。     

一种可用于轻气炮加载实验中的光散射测试技术

本文报道了一种用于气炮动态加载实验中的在线光散射测试技术。该实验技术具有技术简单、激发光源工作电压低、光源响应时间短、光源输出功率稳定的优点。利用该实验技术研究了水在多次冲击压缩过程中的相变行为,发现当水被冲击压缩到约2GPa以上时,其透明性开始下降。经分析认为水的透明性下降是由水的液-固相变引起的。     

爆炸冲击波作用下预制孔靶板塑性变形规律的研究

利用非线性动力学软件AUTODYN,对爆炸冲击波作用下无孔及预制孔靶板的塑性变形进行了数值模拟,获得了不同孔数、孔径情况下靶板中心点挠度的变化规律;设计了模型实验,其结果与数值结果符合较好;并以爆炸冲击波作用下无孔靶板中心点挠度计算公式和数值计算结果为基础,通过拟合给出了预制孔靶板中心点挠度与孔密度、孔径之间的函数关系,该关系可为有孔平板目标的毁伤评估及破片、冲击波对平板目标联合毁伤研究提供参考。     

Features of Deformation and Fracture of Porous Iron under Submicrosecond Loading

Physics of the Solid State - The article is devoted to the study of the features of dynamic deformation and destruction of porous iron under the influence of a cumulative “knife.” It is...     

Spall in Aluminium with Helium Bubbles under Laser Shock Loading

The spallation behaviors of AI+0.2 wt% ~(10)B targets and neutron irradiated AI+0.2 wt% ~(10)B targets with 5 nm radius helium bubble subjected to direct laser ablation are presented. It is found that the spall strength increases significantly with the tensile strain rate, and the helium bubble or boron inclusions in aluminum reduces the spall strength of materials by 34%. However, slight difference is observed in the spall strength of unirradiated samples compared with the irradiated sample with helium bubbles.     

Mathematical Modeling of Deformation and Fracture of Cermets under Dynamic Loading Conditions

The behavior of cermets under shock-wave loading conditions is examined. The materials under study are produced by self-propagating high-temperature synthesis. A mathematical model for calculating the stress-strain state and fracture of the TiB + B₄C-based cermet is developed.     

爆炸载荷下纳米晶铜晶粒度分布及影响因素研究

 采用爆炸动态加载使粗晶铜发生高应变率塑性大变形的方法制备了纳米晶铜。利用X射线衍射法对其晶粒度进行了检测,借助于LS-DYNA3D非线性有限元程序对试样变形过程进行了数值模拟,在此基础上对应变和应变率进行了统计,分析了宏、细观应变对晶粒细化程度的影响。结果表明：采用爆炸加载法可制备出纳米晶铜,平均晶粒度范围可有效控制在100 nm以内;爆炸加载过程中应变率高达10⁴ s^-1,应变的提高有利于晶粒细化;在爆炸加载方向晶粒度成不均匀分布。     

冲击作用下HMX晶体孔洞塌缩热点生成机制的细观数值模拟

热点的形成、点火以及成长过程是理解非均匀炸药冲击起爆的关键.采用离散元法,对冲击作用下含孔洞的HMX晶体进行了细观数值模拟.计算结果表明:在较低冲击作用下,孔洞边缘发生了较大的剪切变形,粘塑性功形成热点;而在较高冲击作用下,孔洞塌缩产生射流,汇聚流动,冲击下游炸药形成热点,并获得了孔洞塌缩和热点生成演化的细观过程.     

损伤度函数模型用于3种钢层裂的二维数值模拟

 把损伤度函数模型嵌入到二维有限元程序DEFEL中,并对3种钢（HR-2钢、2169钢及45钢）的平板撞击层裂实验进行了数值模拟,在模拟中计及材料的屈服硬化效应和Bauschinger效应的影响,较好地再现了实测自由面的速度历史,同时给出了样品中的损伤分布及其发展。在数值模拟中发现,断裂面附近所受最大拉应力介于由声学近似解析计算的层裂强度和从三项式固体状态方程出发得出的断裂理论值之间,并对三者之间的差异作了分析,表明数值模拟结果是合理的。     

冲击相边界传播过程中梯度材料的形成

 采用一种基于简单混合物模型的本构，研究了不可逆相变材料中一维的冲击相边界的传播规律，发现在突加载荷并连续卸载的应力边界条件下，样品内部有梯度材料形成。分析了边界条件对材料梯度变化的影响，并且用基于特征线的数值方法计算了不同的边界条件下材料的梯度分布，从而提出利用冲击相边界的传播制备梯度材料的可能性。最后对这种方法的利弊做了探讨。     

强冲击载荷下边界对固支方板的毁伤破坏试验

冲击载荷作用下边界条件对方板的毁伤破坏具有很大影响。利用落锤试验机开展了不同边界支撑下固支方板的冲击试验,为获取固支方板边界撕裂的典型破坏模式,专门设计加工了与固支方板尺寸相当的冲击锤头和可改变倒角的方板支撑框架。研究结果表明:(1)冲击载荷作用下,固支方板呈现出塑性大变形、单边撕裂、双边撕裂等典型破坏模式,倒角越小,方板越容易撕裂;(2)边界支撑对固支方板中心位移、整体变形轮廓影响较小,但对方板的撕裂长度、临界撕裂阈值存在较大影响;(3)不同边界支撑主要改变方板边界处的剪切应变,边界支撑倒角越小,剪切效果越明显,方板边界临界撕裂应变位于[0.191,0.241]区间。     

两种光纤探针在冲击波作用下的时间响应特性

 对冲击波参数的测量开发了两种光纤探针，以满足强电磁环境和冲击压力较低的情况。一种是冲击自发光光纤探针，另一种是闪光隙光纤探针。这两种光纤探针分别利用融凝石英在受到冲击压缩时发光和氩气（或空气）隙在受到压缩时会产生很强的光辐射的机理研制而成的。自发光光纤探针在大于70 GPa冲击压力下，其信号上升时间在1~3 ns之间；闪光隙光纤探针在10～30 GPa的冲击压力下，其信号上升时间稳定在2~7 ns之间。