爆轰制备纳米石墨片的微观形成过程研究

 石墨的层状结构使外来物质可进入层间,形成插入层;插入层在爆轰条件下分解后可将石墨层片推开,形成纳米石墨薄片。通过建立石墨层间化合物有限元模型,利用γ拟合法获取层间化合物的相关参数,基于Thomas-Fermi方程推导出相邻石墨层片分离时的层间作用力与层间距的函数关系;通过LS-DYNA模拟了石墨层片的分离过程,并给出石墨层间距随时间的变化关系,从而阐明薄片状无粘连纳米石墨的形成过程。     

反恐中微差控爆破门实验研究

 在解救人质或追捕恐怖分子时,需要利用炸药炸开门体或者墙体开辟一条快速通道,通常采用集团装药或多点药包同时起爆的方法进行爆破,但产生的冲击波超压值过高,很容易对反恐人员造成不必要的伤害。采用多点延时起爆方法进行微差控爆破门,与其它方法相比,在相同药量和距离下可以降低空气冲击波的超压峰值,从而有效避免冲击波对反恐人员的伤害。实验研究结果表明,防盗门中的膨胀螺栓可以作为破门弱点进行毁伤。通过实验,得到了破门的合理药量,利用不同药量下的冲击波超压值计算出了反恐人员的安全距离。     

纳米氧化钛团聚结构的研究

爆轰形成的高温、高压持续时间短,使得新生的氧化钛来不及长成较大的晶粒,只能形成大量的类球形纳米微粒。在潮湿的爆生气体环境中,这些纳米氧化钛颗粒间的相互作用(如碰撞、摩擦、挤压、渗透和粘附等)比较剧烈,极易聚集成团聚体。初步分析了以硫酸氧钛为钛源、采用爆轰法合成的纳米氧化钛的团聚结构和分散形态,对经过加热至500℃、保温1 h热处理后的纳米氧化钛的团聚结构也进行了分析。研究结果表明:用爆轰法合成的纳米氧化钛存在软团聚和硬团聚两种形式,而经过热处理(500℃、1 h)的纳米氧化钛的团聚程度得到了一定的改善。此外,还分析了纳米粉体的特性、爆轰特点和爆生气体环境等因素对产生纳米氧化钛团聚结构的影响。     

爆炸焊在块体非晶态合金制备中的应用研究

非晶态合金的初始状态多为粉末或薄条带 ,这样大大限制非晶合金的许多优异性能发挥以及在工业中应用 .所以研究块体非晶合金有其重大的理论和应用价值 .简单介绍了粉末冶金技术、固态反应、从液相中直接制取等技术 ,重点研究了爆炸焊接在非晶态条带直接复合中的应用     

爆炸焊接界面波物质点法三维数值模拟

基于冲击动力学和爆炸焊接理论,采用物质点法对爆炸焊接界面波的形成进行三维数值模拟。通过数值模拟结果与爆炸焊接实验结果的对比,对复合界面材料的塑性流动变形以及界面波形成的机理进行探讨。结果表明:界面波是因为在碰撞点处的金属材料发生熔化并产生涡旋流动形成的;同时也说明采用物质点法模拟爆炸焊接界面波的形成是可行的。     

基于晶体三维点阵热振动物理力学分析的Mie-Grüneisen状态方程

根据晶体结构建立了三维定容热振动的微观物理力学模型,由力学方程推导出了点阵热振动能量与外力的微观热振动的力学关系。在微观热振动关系中引入宏观统计物理量,直接从物理力学模型得到了Mie-Grüneisen固体状态方程和Grüneisen系数的表达式。根据晶体结构中的原子排列规律,对简单立方、面心立方、体心立方、金刚石立方晶体和理想密排六方晶体的Grüneisen系数的表达式进行了证明。结果表明,这些对称性晶体结构的Grüneisen系数与冷压具有统一的微分关系,与晶体结构无关。     

双钢板混凝土组合板抗爆性能分析

钢-混凝土-钢组合板是一种新型的组合结构,与传统钢筋混凝土板相比,具有抗剪强度高、延性大、耗能能力强等特点,目前已经被广泛应用于核反应堆安全壳、海洋平台及储油罐等结构。本文中,设计并制作了缩尺的普通钢筋混凝土板和钢-混凝土-钢组合板,开展了在接触爆炸荷载作用下的实验研究,通过损伤分析、跨中最大挠度对比研究不同板的抗爆性能。基于ANSYS/LS-DYNA非线性有限元程序,研究了钢-混凝土-钢组合板的损伤模式、跨中最大挠度等,并与实验结果进行了对比分析,验证了有限元分析模型的准确性和适用性。参数化分析了炸药量、混凝土强度和钢板厚度等参数对钢-混凝土-钢组合板抗爆性能的影响规律。利用多参数回归分析方法,提出钢-混凝土-钢组合板跨中挠度的预测公式。结果表明:提高混凝土强度可以降低结构的塑性损伤, 增加钢板厚度可以有效降低钢-混凝土-钢组合板的跨中最大挠度。相对于普通钢筋混凝土板,钢-混凝土-钢组合板保持了良好的整体性,且具有继续承载的能力。拟合公式能够较好地预测钢-混凝土-钢组合板跨中挠度与药量和钢板厚度的关系。     

爆炸焊接复合界面波与温度场物质点法分析

爆炸焊接是一门双金属复合工程技术,在炸药爆轰载荷驱动下,飞板高速冲击基板时,两金属板复合界面处在高温高压作用下材料发生塑性流动并形成周期性波状界面,波状界面的形成与复合界面处的材料熔化和变形直接相关。本文应用物质点法对爆炸焊接界面波的形成和界面温度场进行数值模拟,同时开展双金属爆炸焊接实验,并结合物质点法的三维数值模拟对爆炸焊接界面波的形态和界面材料高温软化进行分析。     

爆炸烧结中多孔材料等压推广冲击状态方程

针对多孔材料在高速冲击下的孔隙闭合特征推导出计入熔化效应的反映孔隙塌缩的p-α(压力-孔隙度)关系式;从密实体的冲击绝热方程出发,利用密实体的冲击雨贡尼奥(Hugoniot)数据沿等压线推广得到了多孔体的冲击状态方程.利用计入熔化效应的p-α关系式和等压推广的多孔材料冲击状态方程计算了多孔铁粉的p-v(压力-比容)和D-u(冲击波速-质点运动速度)关系,计算结果同冲击压缩实验数据符合良好,除个别实验点外,相对误差均小于4%,证实该方程有较好的计算精度.     

基于装药形状优化的中深孔爆破控制研究

在工程实践的基础上,提出了A、B、C、D四种不同的装药方式。同时理论确定四种装药方式各自的排距、孔距、孔深、装药高度等一系列爆破参数。在确定装药高度的情况下,这种装药方式调整装药线密度分布在3.0~6.0 kg/m之间,即保证小孔的做功能力又防止大孔单孔药量过大引起振速超标。并且在某地铁渡线段进行了具体的操作应用,达到了缩短工期、减少飞石、提高频率等目的。尤其经济上实现了“浅孔问题深孔化”,技术上实现“深孔问题浅孔化”。为解决此类问题提出了一个可行性方案。