爆轰合成超分散金刚石的实验研究

介绍了在密封钢容器内用负氧平衡炸药爆轰合成超分散金刚石的实验研究工作。包括：实验设备的建立、配置;最适宜的炸药成分、配比和生成条件和选取;化学分离以及超分散金刚石结构、属性的测试和分析等。     

大长细比结构弹体侵彻2024-O铝靶的弹塑性动力响应

为研究大长细比结构弹体在撞击典型硬目标早期的结构动力学响应,利用57轻气炮进行了直径1.4 cm、量纲一壁厚0.1和0.15、长细比8和12、头部系数3和4.5的卵形空心弹体对2024-O铝靶的侵彻实验研究,利用高速摄影系统记录了弹体撞靶过程,观察到大长细比弹体垂直撞击硬目标过程中的局部墩粗、塑性屈曲2种结构破坏模式,以及斜侵彻过程中的整体塑性弯曲、弯曲与墩粗耦合、弯曲与屈曲耦合3种结构破坏模式和实时动力学响应过程。基于对指数硬化材料的空腔膨胀理论建立了弹体垂直侵彻模型,给出了在轴向及横向载荷交互作用下计算刚塑性自由梁危险截面屈服函数的控制方程,计算值与实验结果吻合较好。     

AFM制作纳米光栅技术研究

在扫描探针纳米加工技术的基础上,提出了利用原子力显微镜(AFM)来制作高频光栅的新工艺。利用AFM硅制探针,在接触模式下对光盘(聚碳酸酯材料)进行刻划试验。对刻划光栅的工艺参数进行优化,得到了纳米量级光栅。并将刻划所得光栅应用于数字云纹法,与数字参考栅干涉形成微/纳米数字云纹。实验结果表明,该法所制得的光栅可以应用于实际变形的测量。     

PBX材料蠕变性能的云纹干涉法实验研究

本文利用云纹干涉法对PBX材料蠕变行为进行了研究。实验中采用圆盘试件进行压缩实验。利用圆盘对径受压实验间接拉伸的特点,测量了PBX材料的拉伸蠕变及蠕变恢复曲线,同时也得到了圆盘部分区域压缩蠕变及蠕变恢复曲线。实验中,观察到蠕变的阶段上升现象,这一现象不同于一般的纯的高聚物的蠕变变形。并针对这一蠕变现象利用破坏力学理论进行了初步分析。文中的实验现象及实验数据将为PBX材料蠕变破坏变形的进一步的理论分析提供科学依据。     

弹侵彻混凝土靶的法向膨胀理论

基于描述材料在高速高压冲击下的动态行为的方程,建立了相应的冲击波前为一般曲面的方程．通过分析,针对混凝土材料,提出了可给出弹体减速度时间历程解析解的法向膨胀理论．它不仅适用于球形弹头和柱形弹头,也适用于其他类型的弹头,如锥形弹头和卵形弹头等;它不但适用于垂直侵彻,也适用于斜侵彻．     

脆性材料动态强度应变率效应

通过求解波动方程,结合有限结构-时间破坏准则,得到了动态载荷下脆性材料单轴拉伸强度应变 率效应的解析表达式。分析结果表明:材料动态强度的应变率效应具有明显的结构响应特征,即材料动态强 度除与应变率和静态参数相关外,还显著地依赖于外载荷结构及其与材料间的相互作用,因而动态强度不是 表征材料动态破坏的内禀材料性质;此外,由于在不同的外载荷条件下材料将表现出不同的动态强度,这是导 致实验结果离散性大的内在因素。     

小攻角条件下动能弹体高速侵彻混凝土靶的弹体弯曲

将高速侵彻混凝土靶板的弹体简化为自由梁,应用弹体侵彻阻力和梁动态弯曲内力分析了由小攻 角产生的横向载荷导致的弹体弯曲。结果表明,弹体理论弯曲条件受弹体着靶前状态、弹体结构和材料控制。 理论计算证实弹体高速侵彻混凝土靶板时由于小攻角的存在会发生弹体弯曲变形,弹体侵彻实验结果表明 弹体弯曲位置和弯曲条件与理论分析结果相符。     

刻槽弹侵彻混凝土受力模型研究

利用混凝土材料的动态球形空腔膨胀理论,建立了针对刻槽弹体的低速花瓣形受力模型和高速圆孔形受力模型,并采用这两种模型计算了刻槽弹体侵彻混凝土的侵深。结果表明:当初速低于1 000 m/s时,运用低速花瓣形受力模型计算得出的侵深和实验值的误差小于11%;当初速高于1 000 m/s时,运用高速圆孔形受力模型计算出的侵深和实验值的误差约为20%。综合实验过程和实验误差分析可知,建立的刻槽弹侵彻混凝土受力模型可用于刻槽弹对混凝土的侵彻能力分析。     

混凝土高压状态方程实验与数值模拟研究

为研究高压下混凝土冲击压缩特性以及确定HJC本构模型状态方程参数,采用$\varnothing $58 mm火炮加载技术和多普勒探针系统（Doppler probe system,DPS）测速技术,对抗压强度为26.5 MPa（C25）和42.1 MPa（C40）的混凝土进行反向平板撞击实验研究与数值模拟。DPS探针记录TU1无氧铜靶自由面粒子速度历史,根据一维应变弹塑性波理论,计算撞击压力,拟合得到2～11 GPa高压条件下混凝土波速与粒子速度（u_s-u_p）、压力与体积应变（p-μ）关系。实验结果表明：高压条件下,混凝土波速-粒子速度呈线性关系;两种初始密度、孔隙率相近,强度不同的混凝土波速-粒子速度、压力-体积应变关系存在明显差异,相同压力下,混凝土试件强度越高,体积应变越小。基于实验结果,确定了两种强度混凝土HJC本构模型状态方程参数,利用LS-DYNA动力有限元分析软件对平板撞击实验进行了数值模拟,靶板自由面粒子速度历史与实验曲线吻合较好,仿真结果表明混凝土中冲击波的追赶卸载现象仅存在于低速撞击条件下。

     

非等比例缩比侵彻/贯穿相似规律研究

高速侵彻弹体的弹载部件/关键元器件的生存性与可靠性考核是引战系统研制领域的热点与难点问题,受原型试验的成本限制,利用缩比弹体搭载原型引信部件开展非等比例缩比试验研究是可行途径。针对传统等比例缩比方案无法满足弹体刚体过载相似性要求的情况,研究了非等比例缩比侵彻/贯穿相似规律,提出了非等比例缩比侵彻试验设计方法。数值计算结果表明：侵彻半无限厚混凝土靶条件下,非等比例缩比弹刚体过载的脉宽、幅值均可实现与原型弹刚体过载一致的加载条件;贯穿多层薄靶的条件下,通过调节靶板布置及弹体初速等试验工况,合理设计缩比弹体结构,可使非等比例缩比试验的弹体刚体过载峰值和脉宽覆盖原型试验。通过缩比模型试验得到的刚体过载特性可以为弹体及引信部件抗过载防护设计提供可靠的参考依据。