电炮加载下靶板的高速摄影技术研究

叙述高速摄影在电炮加载多层铝板实验中的应用情况,用普通高速摄影技术和激光阴影摄影首次得到双层和三层铝板在Mylar膜飞片碰撞靶板后形成碎片云的变化图像和靶板表面的微物质喷射发展过程,观察改变起爆系统充电电压、靶板厚度及靶板之间距离等不同条件下的高速碰撞现象,初步得到碎片云和微物质的运动速度等实验结果。     

Analysis of Multiple Melting of High-Speed Melt Spun Polylactide Fibers Based on Kinetic Modeling

Multiple melting behavior of high-speed melt-spun polylactide (PLA) fibers was investigated by temperature modulated differential scanning calorimetry (TMDSC) in the heating process with various modulation periods in the calorimeter. In the case of the as-spun PLA fibers taken-up at 1 km/min, a melting endothermic peak and a recrystallization exothermic peak appeared at the same peak temperature of 151°C in the reversing and non-reversing heat flows (RHF and NRHF), respectively, whereas at 168°C, an endothermic peak was observed in both the RHF and NRHF. On the other hand, the as-spun PLA fibers taken-up at a high-speed of 6 km/min showed the melting in both the RHF and NRHF, but the recrystallization behavior was not obvious in the NRHF at the shorter modulation period conditions. The obtained data were analyzed based on the kinetic modeling of melting proposed by Toda et al. The real and imaginary parts of the complex apparent heat capacity in the melting region showed a strong modulation period dependence for both the low- and high-speed spun fibers. The endothermic heat flow of melting was separated by extrapolating the frequency to zero. For the PLA fibers spun at 1 km/min, a set of melting and recrystallization peaks in the RHF and NRHF appeared even for the melting at 168°C. In other words, the simultaneous occurrence of melting and recrystallization was confirmed through this extrapolation. For the 6 km/min PLA fibers, the presence of an exothermic heat of recrystallization was clearly confirmed at a peak temperature of 164°C.     

环境风对高速列车气动噪声特性的影响分析

气动噪声随着列车运行速度的提高急剧增加,是高速列车噪声的重要组成部分。本文使用缩比为1:20的三车编组模型,通过三维瞬态延迟分离涡模型求解高速列车的外流场,分析了环境风对流场结构与声源特性的影响;之后使用FW-H方程进行噪声传播计算,分析了不同速度的环境风对高速列车气动声学行为特性的影响。结果表明：高速列车主要的噪声源分布在转向架附近,在环境风的影响下,列车背风侧声源强度高于迎风侧,列车底部声源强度增幅较大。10 m/s以内的环境风会改变高速列车在尾流区域的声学指向性,并使气动噪声增加2.1~8.7 dB。相关结论可以为高速列车气动声学设计等研究提供参考。     

两台联动转镜式高速相机像漂移分析

 讨论了两台联动转镜式高速相机像漂移的各种原因,从理论和实验对相机像漂移的影响因素进行了分析,比如磁电式传感器、材料、制作工艺、装配精度及操作不当等。并针对这些影响因素,提出了解决像漂移的技术措施,通过实验证明了改进效果。     

铍青铜柱壳膨胀断裂研究

 利用高速摄影和金相分析研究了不同热处理状态的铍青铜（QBe2）柱壳在爆轰加载下的膨胀断裂特性。研究表明：材料的细观组织决定材料的静态力学性能与动态断裂性能。当同种材料的组织结构有较大差异时,材料的静态力学性能及动态断裂性能均会有较大改变;当材料的基体组织没有明显变化、只是基体中强化相的多少发生改变时,材料的静态力学性能会有较大差异,而材料的动态断裂性能将没有明显变化,原因在于造成静态力学性能差异的强化相在爆轰加载下的性能趋于一致。     

高速铣削难加工材料时硬质合金刀具前刀面磨损机理及切削性能研究

采用涂层硬质合金刀具和细晶粒硬质合金刀具对超高强度合金钢(硬度＞50HRC、抗拉强度σb＞1.4 GPa)和马氏体不锈钢(硬度＞30HRC)等难加工材料进行了干式高速端面铣削试验;选择刀具寿命作为刀具切削性能的评价指标,利用X射线能谱仪和扫描电子显微镜分析了硬质合金刀具前刀面的磨损形态、磨损机理以及刀具的切削性能.结果表明:在难加工材料的高速铣削过程中,涂层硬质合金刀具主要失效形式为前刀面磨损,细晶粒硬质合金刀具主要失效形式为前刀面月牙洼磨损与剥落;2种刀具的主要磨损机理均为扩散磨损和氧化磨损.对细晶粒硬质合金刀具而言,在考虑刀具材料与工件材料适配性的基础上,必须利用合理的刃口强化处理来降低磨损初期的刃口微崩刃倾向.     

倾斜界面耦合弹性层中的渡越辐射能

物理学中,摄动源在非均匀介质中或非均匀介质附近匀速直线运动所产生的能量辐射现象称为渡越辐射.列车沿轨道运行,由轮轨接触产生的弹性波在非均匀轨道和基础中传播将发生渡越辐射,而轨道和基础的非均匀性集中体现在不同轨道基础之间的过渡段(如路桥过渡段、桥隧过渡段或有砟-无砟轨道过渡段).为研究车致弹性波在过渡段中引发的渡越辐射现象,本文以典型高速铁路路桥过渡段结构形式为依据,建立了二维平面应力渡越辐射能计算模型.其中,两个材料参数不同的半无限弹性层由一倾斜界面耦合,底端固定,上表面自由,一个集中载荷在自由表面上匀速运动.界面两侧弹性体中的波动方程均分解为本征场、自由场两个部分分别求解,其中自由场波动方程采用分离变量法数值求解.通过模型求解得到了不同载荷移动速度和界面倾斜角度条件下的渡越辐射能及界面附近应变能密度.结果表明,渡越辐射能的大小随载荷移动速度增大单调非线性增大,移动载荷速度达到刚度较大一侧介质表面波速的74%时产生的渡越辐射能就将超过载荷本身激发的本征场应变能;界面倾斜角度越大,即两侧介质刚度过渡距离越短,渡越辐射能与本征场应变能比值越大.      

列车荷载作用下轨道和地基的动响应分析

分析了列车运动荷载引起的应力波在轨道结构和周围地基中的传播,用动力子结构方法求解了铁路轨道和多层地基的相互作用问题,特别是在模型中考虑了轨枕离散支撑的作用.研究的对象结构包括列车运动荷载和受轨枕支撑的钢轨,以及下面的无限分层黏弹性地基.通过傅里叶变换求解微分形式的支配方程,得到了在频域和波数领域中的钢轨以及周围地基的振动准解析解,而响应时程则通过傅里叶逆变换得到.利用结果可以评估高速铁路列车运行时产生的轨道与周围地基的振动强度;同时提出了一种直观的方法来确定轨道与地基中产生共振时列车运行的临界速度.     

利用卷积网络的高速列车主观声品质预测

随着高速列车在中国的高速发展,乘客对舒适性的要求不断提高。因此高速列车内声学舒适性是一个需要研究和解决的问题。首先,该文基于声学人工头设备,获取了高速列车行驶在350 km/h速度下不同车厢、不同区域的双耳噪声样本,并对其分别开展了主观声学评价和基于响度、尖锐度、粗糙度和抖动度等参数的客观声品质分析。结果表明,350 km/h速度下高速列车车内噪声能量集中在3000 Hz以内,风挡区域是舒适性评价较差的位置,而响度是影响主观评价最大的因素。其次,利用卷积神经网络算法将主观评价结果与高速列车噪声样本相关联,建立了车内噪声主观声品质预测模型,并与基于BP神经网络的预测模型进行了对比。结果表明,基于卷积神经网络的主观声品质预测模型具有更高的预测精度,更适宜用于指导高速列车车内声学舒适性的优化设计。     

滴状模式下液桥形成及断裂的电流体动力学特性研究

对电场作用下微通道荷电液滴脱落过程中液桥形成及断裂的显微演变特征进行了可视化实验研究.借助时空分辨率较高的高速摄像技术精确捕捉了电场作用下液桥形成及断裂的界面演化过程,研究了液桥的界面结构变化及其断裂的动力学显微演变行为,获得了时间特征数、电邦德数及半月面形成角对液桥长度及断裂顺序的作用规律.实验结果显示,液桥断裂长度取决于黏度与表面张力之比,而受荷电弛豫时间的影响甚微,低电压工况下各实验介质液桥相对长度的变化并不明显,而在较高电压工况下相对液桥长度的增长速度加快.随着电邦德数的不断增加,液桥长度的变化在较高邦德数下更为明显且存在突变区,此时伴随着雾化模式的转变,表明液桥的突变恰恰是雾化模式过渡的信号.不同物性介质的射流过渡行为由于液桥上下游形成角的变化而存在较大差异.对于无水乙醇介质,电邦德数的增加使滴状模式首先过渡到纺锤模式,而对于生物柴油,滴状模式后会首先出现脉动模式而非纺锤模式.