PELE侵彻金属靶破碎效应的相似分析

为了研究横向效应增强型侵彻体（penetrator with enhanced lateral effects, PELE）侵彻金属靶板破碎效应的相似规律,选取PELE的壳体破碎长度和靶后破片散布半径作为衡量PELE破碎效应的两个物理参量,基于量纲理论对PELE破碎效应问题进行相似分析,应用AUTODYN软件开展了4组相似模型数值模拟,并进行了两组相似模型验证试验。研究结果表明：通过相似理论分析,确定了PELE破碎效应满足严格的几何相似律。在800～2 000 m/s撞击速度范围内,归一化处理的壳体破碎长度和靶后破片散布半径数值模拟结果及试验结果与几何尺寸无关,仅随撞击速度的提升呈线性增长,从而证明了PELE侵彻金属靶的破碎效应满足几何相似律。     

含有断裂缺陷的复合材料壳体的力学行为

利用湿法缠绕制备了玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料壳体,通过拉伸、双悬臂梁和三点端部开口弯曲试验对该复合材料层合板进行基本力学性能评估,得到强度和刚度参数并用于有限元模拟中。同时,在Abaqus中建立了含有不同深度断裂缺陷复合材料壳体的三维渐进损伤有限元模型,预测内压作用下壳体的力学响应。试验和模拟结果表明：复合材料主向拉伸强度为（222.7 ± 18）MPa,弹性模量为39.39 GPa,Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧性层间强度分别为（4.67 ± 0.24）和（4.98 ± 0.26）kJ/m²。随着内压增大,Mises应力也不断增大;当断裂缺陷在最深层（接近内压的第一层,深度为18 mm）时,Mises应力最大;当内压为0.3 MPa时,Mises应力高达28.8 MPa,且周向应变小于纵向应变。

     

分段PELE弹体冲击多层靶板数值分析

为了实现侵彻体对多层靶板的高效毁伤,采用数值模拟方法研究了分段式横向效应增强体（PELE）对4层金属靶的侵彻效应,获得了弹体侵彻速度和靶板厚度对弹体终点效应的影响。结果表明,分段PELE弹侵彻4层靶的靶后效果优于普通PELE弹。与金属杆相比,分段PELE弹侵彻多层靶后的弹孔直径更大。弹丸贯穿各层靶板后壳体的径向速度峰值随着靶板厚度的增加而增大,而壳体破碎长度并不随之线性变化。提高弹丸侵彻速度时,弹丸穿过第1层靶板后壳体破碎长度的变化趋势与径向速度峰值的变化相似,穿过第2层和第3层靶板后壳体破碎长度和径向速度峰值在侵彻速度为1.4 km/s时达到极大值,随后下降,而穿过第4层靶板后壳体破碎长度和径向速度峰值随着初速度的增加而增大。

     

高应变率下TC4及TC9钛合金的动态断裂

 报导了由短脉冲激光引起的应力波加载及电炮驱动Mylar膜平面飞片碰撞TC4、TC9钛合金靶的实验及数值计算研究结果。由回收靶样品的金相分析表明：在电炮驱动飞片碰撞及由激光引起的应力波加载所造成的应变率分别在10⁶ s^-1左右及10⁷ s^-1以上两种情形下,TC4、TC9钛合金的层裂特性都是以微孔洞的成核、增长、汇合为特征的韧性断裂。运用一维流体弹塑性动力学程序进行数值研究表明：成核增长NAG模型在一定程度上可以用来描述高应变率下TC4、TC9钛合金的损伤破坏特性。     

延性金属材料损伤断裂微观机制

材料的层裂是武器设计中需要考虑的重要问题之一。对延性材料而言,层裂过程包括微孔洞的成核、增长和贯通3个阶段,因此认识孔洞在冲击加载下的演化过程,对研究延性断裂具有重要意义。我们以典型延性金属材料——单晶铜作为研究对象,利用分子动力学方法对孔洞演化相关问题进行了研究。     

混凝土靶体预开孔对弹丸侵彻性能的影响

根据串联战斗部对混凝土目标的毁伤模式,将其前、后级的作用过程进行分解,结合前级对目标的预破坏,运用数值模拟分析了混凝土靶体预开孔对弹丸侵彻性能的影响,并通过实验进行了部分验证。结果表明：相同靶体开孔深度一定条件下,随着开孔数量的增加,弹丸的侵深逐渐增加,但当开孔数量增大到一定程度时,其对弹丸侵深的提高并不是很明显;当弹丸侵深未超过开孔深度时,随开孔数量增加,弹丸侵彻过载明显下降,而当弹丸侵深超过开孔深度后,开孔数量对弹丸侵彻过载的影响则不大。相同靶体开孔数量一定条件下,随着开孔深度的增加,弹丸的侵深逐渐增加;当弹丸侵深未超过开孔深度时,弹丸的侵彻过载出现明显的下降段,且开孔越深,下降段越长;而当弹丸侵深超过开孔深度后,开孔深度对弹丸侵彻过载的影响则不大。研究结果可为串联战斗部的前、后级优化设计提供参考。

     

动态拉伸断裂的物理判据研究

介绍了动态拉伸断裂物理判据的基本内涵,基本思想,实验依据和实验验证。基于对动态拉伸断裂细微观物理机制和过程特征的认识,建立了损伤度函数模型和逾渗软化函数,提出了两个损伤特征物理量,即聚集临界损伤度（Dl）和断裂临界损伤度（Df）,描述了断裂事件由缓慢演化过渡到特征临界状态、再到灾变断裂的演化规律。该物理判据是动态拉伸断裂的一种物理约束,表征了材料失效破坏与损伤演化的内禀特性,为预测复杂加载应力和复杂几何构型的动态拉伸断裂问题提供了可能性。     

高温高应变率下混凝土材料的损伤演化方程

采用?74 mm大口径分离式霍普金森压杆(SHPB)对不同温度(20、200、400℃)下的C45混凝土材料进行动态力学性能实验,得到了不同温度、不同应变率下混凝土材料的应力-应变曲线。实验结果表明:在20~400℃温度范围内,混凝土材料具有温度硬化和应变率硬化现象。基于上述实验数据给出了损伤变量关于塑性应变的关系式,并通过相关实验数据确定了不同温度、不同应变率下损伤演化方程的材料参数。将该损伤演化方程应用于混凝土材料的本构关系中,预测结果与实验数据具有较好的一致性,证明了所提出的高温、高应变率下混凝土材料损伤演化方程的合理性。     

材料动力损伤的相似性

 从理论上推导了材料中空洞分布函数,阐明两种材料,Fe和Ta样品,受不同飞片速度冲击后,其空洞分布的相似性。从文献[5]中又发现,脆性材料的裂纹分布也具有同样的相似性,这说明理论分布函数可能具有普遍性。最后提出了这种性质的广阔应用前景。     

强激光对铜反射镜的热破坏效应

本文给出了一个激光对光学材料表面热破坏效应的简化物理模型及数值研究结果。所得到的铜反射镜热破坏阈值与激光脉宽的关系与实验和理论符合很好。提出了反射镜后表面外冷却临界厚度的概念,并得到一个关于多脉冲积累效应的幂定标关系。     

杆式射流对充液防护结构的毁伤机理及影响因素的数值模拟

运用ANSYS/LS_DYNA软件分析了聚能射流对充液结构的毁伤,初步获得了药型罩壁厚和材料等参数对聚能战斗部水下作用的影响特性。药型罩壁厚在0.04D_k~0.06D_k(D_k为装药直径)之间形成的射流对充液防护结构具有较优的侵彻性能;当δ<0.04D_k时,杆流成型结构较差,在水中的动能抗衰减性能较低;δ>0.06D_k时,射流的初始动能低,靶后效果差。药型罩可采用纯铁、紫铜和钽3种材料,其中纯铁射流的侵彻能力最高,钽射流在水中的动能抗衰减性能最好,紫铜射流具有较好的综合性能。     

高速碰撞中有关混凝土与沙岩的破损问题的数值研究

对混凝土、沙岩两种介质^[1,2]给出了带有损伤变量的本构方程及参数,将这些关系编入二维弹塑性有限元程序(LTZ-2D),然后利用程序数值模拟了射弹、动能弹对混凝土、沙岩靶的侵彻,并将数值模拟出的图象与实验结果进行了比较.     

力学性能对Bi-2223/Ag超导带材临界电流影响实验研究

本文主要研究了在77K温度下,拉伸应变和弯曲应变对Bi-2223/Ag超导带材临界电流的影响,得到了超导带材的临界电流随拉伸强度、曲率半径变化规律.实验结果显明,拉伸作用在超导带材上产生的形变对其临界电流(Ic)的影响存在一个临界值εirr=0.3%.形变小于此临界值,Ic变化较小,超过此临界值,临界电流急剧下降.弯曲实验同样存在类似关系.同步辐射光源对超导带材检测表明,在形变情况下,超导氧化物陶瓷芯的微裂纹迅速增加和交织是Ic降低的主要原因.     

在均匀外压力作用下柱壳的蠕变

 文中描述了对柱壳在蠕变到断裂条件下的形变实验研究，进行了三个系列的实验研究：第一个实验为，用X18H10T材料制造的长为380 mm的圆柱壳，在温度为850 ℃的情况下，加载到发生蠕变的状态下，测量发生断裂的时间和圆柱的椭圆度。第二个实验为，用Xastell-X合金，在800 ℃和900 ℃的情况下进行的，作者并对六个不同作者和模型的计算结果进行了比较。第三个实验为，用Xastell-X合金在700 ℃温度下，由西德Cooper进行的。作者应用三种理论模型和实验结果进行了比较，均在误差范围之内。     

HSA-磷钼杂多酸缔合纳米微粒体系荧光猝灭机理研究

在pH 7.40的Tris-HCl缓冲溶液中, 磷钼杂多酸(PMA)呈浅黄色,在可见光区没有明显的吸收峰;人血清白蛋白(HSA) 呈无色,在可见光区也没有明显的吸收峰,但在350 nm处有一荧光峰。当有PMA存在时,HSA与PMA形成缔合纳米微粒, HSA-PMA缔合纳米微粒的粒径约为80 nm。经研究发现HSA对PMA有增色和减色效应,PMA对HSA有荧光猝灭作用;PMA对色氨酸(Trp)和酪氨酸(Tyr)也有一定的荧光猝灭作用,但这两种荧光猝灭机理不同,且没有形成缔合纳米微粒。PMA对色氨酸(Trp)和酪氨酸的荧光猝灭作用主要是由于PMA 在发射波长范围内存在一定的分子吸收,即通常所报道过的能量转移所至。研究结果表明,HSA-PMA缔合纳米微粒和界面的形成是导致该体系的荧光猝灭、共振散射增强及增色和减色效应的根本原因。