罐内爆炸成型技术在修复结晶器中的实验研究

随着连铸生产的发展,易损件结晶器铜管的消耗越来越大,使用报废的铜管结晶器越积越多.为重复利用结晶器,采用罐内爆炸成型技术做修复实验.针对200×200规格的结晶器铜管修复选择参数为:导爆索间距t=20mm;导爆索距离铜管外表20mm;炸药筒长度依据铜管长度加100mm确定.依据方案给出具体实验案例,成型后的结晶器经过测量表明修复后的结晶器完全可以再次利用.尤其,为实现厂内、连续、方便的修复结晶器,提出在1kgTNT当量爆炸罐体内实现.实验表明结晶器可以实现厂内便捷修复.     

爆炸加工洞内自然通风三维数值模拟和模型实验研究

为减少对环境污染而建造全球最大爆炸加工场地,建造之前需要对其进行深入研究,特别是自然通风问题。为此,本文对实际结构的1/6模型进行实验研究,同时采用三维瞬态数值模拟方法,对实际结构和1/6实验模型在自然通风条件下有害气体浓度衰减情况进行详细研究。通过数值模拟可以推导出1/6实验模型与实际结构有害气体衰减时间比例常数;并依据1/6模型实验结果,推测出实际结构有害气体排出时间,为实际结构设计提供理论支持。     

爆炸压实/扩散烧结法制备钨铜梯度材料

采用爆炸压实/扩散烧结方法成功制备出高致密度的钨铜梯度材料。首先,使用机械合金化法分别制备50% W-50% Cu,75% W-25% Cu的钨铜合金粉末,并将两种合金粉末依次铺在铜板表面进行预压、通氢烧结,然后进行爆炸压实,最后对爆炸压实后的试件进行扩散烧结,得到高致密度且层间结合紧密的钨铜梯度材料。对样品分析表明,铜在钨铜颗粒间的交界面处富集,其中50% W-50% Cu层中的钨颗粒未发生长大,75% W-25% Cu层中钨与铜出现了在局部区域富集的情况,钨铜层中钨铜的含量与起始加入的钨铜粉末配比保持一致。对各钨铜层进行孔隙度检测可见,50% W-50% Cu层的孔隙度为0.04%,75% W-25% Cu层的孔隙度为0.11%。钨铜层的硬度也呈现出梯度变化,维氏硬度值在125~341之间,远大于铜基体的50。     

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。     

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。     

前驱体相对物质的量的变化对氢氧气相爆燃制备纳米SiO2颗粒的影响

以SiCl4为前驱体,以H2 和O2 的混合气体为爆源,通过改变前驱体的相对物质的量,考察前驱体 的相对物质的量对产物的影响。并通过XRF、TEM 和XRD等测量手段对纳米SiO2粉体进行测试分析:通过 XRF对产物进行成分分析,测得所得产物主要由SiO2组成,且纯度达到99.9%以上;由XRD结果得出,生成 的SiO2产物属于典型的不定形结构;由TEM 图片可以得出,生成的产物粒径大小大部分在50~100nm 之 间,且呈圆球状。随着前驱体相对物质的量的增加,所得到的产物粒子逐渐出现粘结,分散性下降,前驱体相 对物质的量应该控制在1.25以内。     

炸药爆轰物质点法三维数值模拟

炸药爆轰以及多点起爆所产生的爆轰波汇聚问题很难应用有限元法进行模拟分析,尤其当网格发生畸变时,导致有限元法计算效率和数值精度严重下降,甚至无法得到正确结果.为此,该文应用显式积分算法的物质点法对炸药两点起爆和按时间序列的多点起爆的爆轰过程进行数值模拟,与炸药爆轰的理论计算结果相吻合.物质点法不但可以有效地避免网格畸变问题,而且为炸药爆轰的数值模拟提供了新的思路.     

碳点在润滑领域中的应用

各种形式的摩擦和磨损不仅消耗了全球20%以上的能源,而且造成大量设备损坏。因此,开发减摩抗磨润滑材料对节约能源、延长机械设备使用寿命具有重要意义。碳点是一种新型的碳纳米材料,被广泛应用于化学传感、生物成像、催化、光电器件等领域。近年来,大量研究探索了碳点在工业润滑、微/纳米电子机械系统润滑、生物润滑等润滑领域的应用,证明了碳点具有优异的摩擦学性能,具备巨大潜力成为下一代绿色高效的减摩抗磨润滑材料。然而,至今仍缺乏碳点在润滑领域应用的系统性总结论述。因此,本文对碳点在润滑领域应用的研究进展作了全面系统综述。首先,详细介绍了碳点作为纳米添加剂和润滑涂层的润滑效果及提升其润滑性能的3种策略(尺寸形状控制、表面修饰、杂原子掺杂);然后,全面分析了碳点的润滑机理;最后概述了碳点在润滑领域应用所面临的主要挑战。     

低侵彻手枪弹入水侵彻性能数值模拟研究

利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟技术,对国产9 mm手枪弹头进行了2种新的设计,使其具有了高杀伤、低侵彻的性能。这两种设计完成的新弹型分别为软尖弹和空尖弹。通过对3种弹型入水过程的数值模拟,获得了他们的速度衰减曲线、位移曲线、相对动能曲线以及形成的瞬时空腔。其中,获得的正常手枪弹头的速度衰减曲线和实验速度衰减曲线相差很小。对获得的结果进行比较可以得出结论:在低侵彻性和高杀伤性方面空尖弹是优于软尖弹的。同时,通过对空尖弹斜入水进行计算可以得出结论:空尖弹在斜入水的过程中其弹道将会发生相应偏移。     

爆轰产物状态方程的水下爆炸反演理论研究

由于水下爆炸过程中爆轰产物的信息以水中压缩波形式向外传递,本文旨在探讨如何利用水下爆炸试验数据确定爆轰产物的状态方程。相较于常规圆筒试验,水下爆炸试验具有装置简单成本低、装药尺寸限制少、测定压力范围更广的特点,更适用于大药量或非理想炸药的现场测试。本文从水中冲击波轨迹和波后压力时程曲线出发,发展了由冲击波及其波后流场还原水气界面的逆特征线算法,以及根据水气界面确定爆轰产物状态方程的遗传算法。与水下爆炸正演结果对比,发现逆特征线法可以较准确地还原水气界面的位置和压力参数,有效压力下限可达2 MPa,远低于圆筒试验的测试下限0.1GPa。根据水气界面的反演结果,遗传算法也能稳定地优化JWL方程参数,8种常用炸药的等熵衰减压力误差在爆压至0.01 GPa的区间内都小于3%。结果表明,利用本文的逆特征线算法和遗传算法,理论上可以反演出压力范围较宽、准确性较高的爆轰产物状态方程。