对碰爆轰波驱动下几种金属平面飞层的动载行为

两相向传播的滑移爆轰波相互碰撞时，被其驱动的飞层内会产生急剧升高的压力和剪切流变。这种加载条件与被驱动飞层材料动载性能耦合，可能在飞层相应局域引发特殊的表面喷射、变形失稳、断裂等动载行为。本课题选择铅和无氧铜作为研究对象，采用光学分幅和脉冲X光照相技术，对Pb和Cu平面飞层在爆轰波对碰驱动下的动载行为进行观测，对相关物理机制进行分析。     

爆轰波对碰驱动下平面铅飞层对碰区动载行为实验研究

 采用高速光学照相和脉冲X光照相技术,对滑移爆轰波对碰驱动下平面铅飞层对碰区的动载行为进行了实验研究。实验结果显示,在爆轰波对碰区铅飞层出现了类似射流状超前凸起的现象,对碰区凸起呈现出速度和密度有明显差别的多层分区结构。凸起头部速度较高,运动过程中因自身的速度梯度及与周围空气的相互作用,呈现出明显的散碎、雾化特征,体密度远低于初始密度。凸起根部速度相对较低、密度较高,但随时间的推移仍迅速转变为非密实状态。对碰爆轰波的波剖面结构,以及材料的强度和冲击熔化可能是主导对碰区动载行为的主要因素。     

爆轰加载下金属柱壳膨胀断裂实验

采用高速摄影技术对20号、45号和T2紫铜柱壳的膨胀断裂进行了实验研究，得到了3种材料特定尺寸柱壳在爆轰加载下的膨胀断裂特征应变和特征时间(见表1)。     

缺陷对圆管膨胀断裂影响的实验研究

采用高速分幅摄影技术,通过对比实验,获得了清晰的无缺陷和预制缺陷金属圆管膨胀断裂的演化图像.实验结果表明,缺陷大大加速了圆管的断裂过程;有缺陷圆管的产物开始泄漏的时间比无缺陷圆管提前5.5μs,采用应力/应变集中法很好地解释了这种现象.另外,针对预制缺陷圆管膨胀断裂时出现的裂块较小而数量较多、无缺陷圆管膨胀断裂时裂块相...     

爆轰驱动下对碰区早期凸起行为的超高速光电摄影实验研究

爆轰波对碰区的飞层运动是武器物理研究的热点问题,对碰区运动凸起晚期诊断结果与早期飞层的响应过程有着密切的关联。目前实验研究主要集中在分析对碰行为晚期演化结果的外在特征,而对早期飞层响应过程进行精确测量的研究则很少。选取W、Cu等性能基本已知的材料作为研究对象,采用自研的超高速光电分幅相机搭建了精密实验平台,并将其用于对碰区爆轰波对碰过程及飞层材料早期响应行为实验,获得了冲击波对碰前、后飞层表面变形的细节特征,建立了对碰区早期飞层材料表面凸起的演化图像。该结果可以为对碰区凸起运动的状态分析和数值模拟提供参考。     

金属圆管内爆轰波相互作用效应的数值模拟

炸药两端同时起爆时金属圆管运动规律的研究，粗略的实验不少，但在数值模拟方面，特别是在对碰部位，或是不能计算出鼓包现象，或是鼓包的计算结果与实验差别较大。文中采用动力学有限元程序，针对大变形带来的网格扭曲造成计算的锁死现象进行了ALE技术处理，对金属圆管内爆轰波的相互作用效应进行数值模拟，给出了爆轰波对碰作用下金属圆管运动规律的计算结果。     

爆轰波对碰驱动平面组合飞片的数值模拟

采用SG(Steinberg-Guinan)强度模型描述组合飞片(铅和铝)的动力学响应行为,对两侧对称点起爆圆柱炸药、爆轰波对碰驱动组合飞片实验模型进行了数值模拟计算。得到了爆轰波对碰驱动组合飞片的计算图像,并与实验结果进行了对比分析,明确了SG强度模型对描述爆轰波对碰驱动下组合飞片的适用性,为高应变率条件下材料强度模型的适应性研究奠定基础,同时也为更好地理解材料在高应变率条件下的本构关系以及材料在对碰区的动力学行为提供参考。     

爆炸磁压缩发生器爆炸管运动研究

 报导了对爆炸磁压缩发生器(MFCG)的爆炸管进行的爆轰试验结果。用电子学方法测试了爆炸管采用的粉状RDX炸药的爆轰速度;采用高速分幅摄影方法,观测了爆炸管在管内RDX炸药爆轰产物驱动下的膨胀运动过程,测试了膨胀角、对称性和膨胀速度。试验表明,爆炸管在膨胀至 3倍初始半径内未发现破裂现象,其性能满足MFCG的设计要求。     

爆炸磁压缩发生爆炸管运动研究

报导了对爆炸磁压缩发生器的爆炸管进行的爆轰试验结果，用电子学方法测试了爆炸管采用的粉状ＲＤＸ炸药的爆轰速度；采用高速分幅提防方法，观测了爆炸管在管内ＲＤＸ炸药爆轰产物驱动下的膨胀运动过程，测试了膨胀角，对称性和膨胀速度。     

爆轰波对碰驱动平面锡飞层的动力学及动载行为特征研究

强冲击下的物质变形、破坏及诱发的轻重介质混合问题,是内爆压缩科学和工程应用领域的研究重点.本文针对爆轰波对碰条件下的复杂加载动力学过程及其动载破坏形态特征,开展数值模拟研究与极曲线理论分析.设计了爆轰波对碰驱动平面锡飞层的计算模型,获得了爆轰加载动力学过程及波系相互作用物理图像,分析了锡飞层对碰区自由表面速度历史的典型特征.给出了锡飞层中折射激波对碰发生马赫反射的临界条件,解读了三波结构的传播行为,阐明了对碰区内存在"一维正冲击"区域,一维区外存在单次斜冲击向两次斜冲击过渡的复杂加载动力学过程,提出了对碰区冲击动力学模型,揭示了影响对碰区动载行为特征的机理.数值模拟结果与极曲线理论分析结果相互印证,符合较好.本文的研究成果,将为深入理解和解读对碰区特殊的物质破坏及混合现象提供重要的理论支撑.     

爆轰加载下柱壳膨胀断裂的超高速光电摄影实验研究北大核心CSCD

随着超快物理实验研究的开展,急需建立高时空分辨的测量设备以研究高能产物的运动特性。目前,转镜高速分幅摄影相机的时间分辨力已经不能完全满足需求。因此,研究具有更高时间分辨能力的超高速光电分幅相机具有重要的意义。借助自研的超高速光电分幅相机,进行了爆轰加载下的柱壳膨胀断裂实验,同时使用转镜相机进行测量。实验结果表明,光电相机的消动态模糊能力更强,拍摄效果更好,而转镜相机拍摄的幅数更高。根据该结果,建议将两种相机配合使用,以更好地对物理过程进行测量。     

爆轰加载下柱壳膨胀断裂的超高速光电摄影实验研究

随着超快物理实验研究的开展,急需建立高时空分辨的测量设备以研究高能产物的运动特性。目前,转镜高速分幅摄影相机的时间分辨力已经不能完全满足需求。因此,研究具有更高时间分辨能力的超高速光电分幅相机具有重要的意义。借助自研的超高速光电分幅相机,进行了爆轰加载下的柱壳膨胀断裂实验,同时使用转镜相机进行测量。实验结果表明,光电相机的消动态模糊能力更强,拍摄效果更好,而转镜相机拍摄的幅数更高。根据该结果,建议将两种相机配合使用,以更好地对物理过程进行测量。     

小药量大面积氩气弹照明光源和照明条件研究

本文介绍了小药量大面积氩气弹照明光源结构、尺寸和不同照明条件下分幅摄影效果的实验研究。研究结果表明,该照明光源具有炸药量小、照明面积可调、制作简单等优点,由于研制了大面积氩气弹照明光源,实现了采用高速分幅摄影测试方法研究大尺寸爆轰实验装置的壳体变形和断裂;研制结果还表明,采用含有前、后照明光源的场外布局拍摄的成像效果较好,它可提供更多的实验信息。     

爆轰波对碰加载下平面Sn材料动力学行为实验研究

基于简易平面对碰加载实验装置,采用DPS测速和传统X光联合诊断技术,实验研究了Sn样品对碰区的动力学行为,给出了包含对碰区主体破碎物质的密度-空间分布数据和样品前表面微喷物质速度、分布宽度的关键信息的总体物理图像。该研究结果为后续爆轰波对碰加载下材料动力学行为实验中诊断技术的选择和解读,以及相关物理规律的认识提供了重要的实验依据。     

应用SPH方法对平板铅飞层对碰凸起动载行为的数值模拟研究

采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法,模拟研究了两点起爆圆柱炸药驱动组合飞层(铝+铅)的动载行为,得到了爆轰波对碰区铅飞层类似射流状超前凸起的计算图像。模拟结果表明,对碰凸起呈现与实验结果相同的分层结构,且凸起头部具有散碎特征,根部相对密实。因此,SPH方法能够较好地模拟铅这类低熔点、低强度金属在对碰区中出现的散碎等破坏现象。     

爆轰驱动金属飞层对碰凸起和微射流形成的数值模拟研究

本文对柱面两极点起爆情况下滑移爆轰波驱动两层金属飞层对碰凸起和微射流形成进行了模拟研究. 铅飞层内界面走时计算结果与实验结果能够较好符合. 在两极位置铅飞层内部出现断裂并形成空腔, 内壁面则形成鼓包型凸起; 在赤道位置飞层内壁面凸起后断裂产生大尺度金属颗粒, 其和微喷射形成的小尺度颗粒叠加构成了对碰区凸起现象. 在铅飞层内表面微喷射现象的研究中发现, 两极附近的微喷物质最大速度逐渐下降, 而对碰区附近的微喷颗粒最大速度反而随时间逐渐增高. 之后, 通过设计沟槽型微喷计算模型, 验证了在两极和赤道上铅飞层内表面产生的初始微喷射最大速度能够由同一均匀缺陷表面所产生. 最后, 通过数值模拟分析研究初步给出了该问题中抑制金属飞层对碰凸起和微喷现象的方法.     

爆轰波对碰加载下平面Sn材料动力学行为实验研究北大核心CSCD

基于简易平面对碰加载实验装置,采用DPS测速和传统X光联合诊断技术,实验研究了Sn样品对碰区的动力学行为,给出了包含对碰区主体破碎物质的密度-空间分布数据和样品前表面微喷物质速度、分布宽度的关键信息的总体物理图像。该研究结果为后续爆轰波对碰加载下材料动力学行为实验中诊断技术的选择和解读,以及相关物理规律的认识提供了重要的实验依据。     

材料特性对爆轰驱动飞层对碰凸起影响的数值模拟

应用多介质弹塑性L-R两步欧拉计算方法,对炸药两端起爆情况下柱面爆轰驱动飞层对碰凸起现象进行了数值模拟。在飞层为铅材料情况下,给出了铅飞层熔化区域及断裂图像,将对碰凸起计算结果与实验X光图像进行比较的基础上,进一步探索凸起现象的形成机制。从材料的熔点、弹塑性、密度、声速等方面对金属飞层对碰区凸起的影响进行了分析。综合分析几个计算模型的数值模拟结果,初步认为:材料强度大、密度大、熔点高能使飞层对碰凸起钝化,而材料声速较小会造成对碰区波系关系发生变化且正压作用时间增加,从而形成较严重的对碰凸起,材料声速大小对对碰凸起的影响较强度、密度等因素更明显。     

金属圆筒内爆轰波对碰效应的欧拉数值模拟

运用基于Youngs技术的多介质欧拉方法及应用该方法研制的二维多介质弹塑性流体动力学欧拉程序meph2d对金属圆筒内爆轰波相互作用过程进行了数值模拟并获得成功，计算图像与实验照片吻合，计算结果与实验测量结果符合较好。说明采用多介质欧拉方法可以对此类爆轰波相互作用及爆轰驱动问题进行有效的数值模拟。     

猛炸药RHT-901和钝感炸药IHE-2的爆轰波直角绕射

 采用高速转镜分幅相机和电探针技术研究了猛炸药RHT-901和钝感炸药IHE-2的爆轰波直角绕射图像和不同位置上的爆轰波传播时间。从研究得出，两种炸药都在拐角顶点附近绕射，爆轰波传播时间增长，爆速变小。但是两种炸药绕射爆轰波的状态不一样，钝感炸药IHE-2中爆轰波绕过直角时，在拐角顶点附近约10 mm范围内炸药未完全反应，猛炸药RHT-901中爆轰波绕过直角时未出现类似现象。两者相比，钝感炸药中绕射爆轰波速度变化大，波阵面曲率半径小，而猛炸药的绕射爆轰波速度变化小，波阵面曲率半径大。这说明炸药的爆轰波绕射与炸药的冲击感度、反应区宽度有关。