前混合磨料水射流切割钢板和混凝土的实验研究

探讨前混合磨料水射流切割不同材料的影响因素,找出它们之间的关系,为合理预测切割深度和实际应用提供参考。试验对比研究了前混合磨料射流参数（压力、靶距、磨料浓度和横移速度）对切割钢板、混凝土的深度与宽度的影响,取得了一些有意义的结论,即前混合磨料切割钢板、混凝土时,射流参数对切割影响基本一致,所不同的是影响程度不一致。该研究对前混合磨料射流切割脆性材料和塑性材料具有一定的指导意义。     

高压水射流切割发射药模型及实验研究

针对硝基胍发射药制备切药过程中存在易堵孔、变形等问题,设计了高压水射流切割系统装置,建立了射流切割硝基胍发射药过程的力学模型,研究了射流切割工艺,分析了切割过程的安全性,并通过密闭爆发器实验研究了射流切割发射药的燃烧性能。结果表明,射流切割的深度与切割速度、发射药的强度成反比,射流切割靶距越大,切缝越宽,试验结果与理论分析一致;磨料水射流适用于切割驱溶与未驱溶发射药,而纯水射流只适用于切割未驱溶发射药;硝基胍发射药在切割过程中的温度升高最高温度为60℃,远低于其初始热分解温度178.1℃;射流切割发射药的定容燃烧性能与手工切割的一致。     

曲率半径对环形聚能装药侵彻深度的影响

模拟了5种不同曲率半径ASC射流成型与侵彻半无限靶的过程,提出了ASC射流侵彻“三区域”理论,定义了ASC切割能力;研究结果表明:ASC在不同的位置具有不同的射流成型状况和靶板侵彻深度;不同曲率半径ASC侵彻深度均呈现明显区域特征,分别为曲率敏感区、稳定侵彻区、侵彻加强区;稳定侵彻区“平台高度”可作为ASC切割能力,但应高度重视小曲率半径ASC曲率敏感区侵彻深度;本模型中,曲率半径ρ大于80 mm时,ASC切割能力为稳定侵彻区“平台”高度26.5 mm.     

磨料水射流喷嘴内流场数值模拟

在前混合磨料水射流（AWJ）中添加聚丙烯酰胺溶液后,可进一步提高多相流动力学特性,从而提高AWJ排除爆炸物作业效率、减少喷嘴磨损,对于利用该技术进行爆炸物切割、钻孔等作业具有重要意义。基于Cross方程对磨料浆体射流（ASJ）喷嘴内多相流进行数值模拟,经实验数据对比可知该方法可以相对准确描述ASJ的动力学特性。利用数值模拟结果对多相流的动力学特性进行分析,通过与AWJ对比得出ASJ可减少喷嘴内阻力,提高射流速度和射流集束性,降低核心区内多相流湍流强度,使磨料颗粒分布更加均匀的作用。     

两种典型串联聚能射流的数值模拟

为了进一步提高金属射流量和破甲深度,设计了单锥和双锥药型罩相结合的两种不同结构的串联药型罩,且利用Truegrid和有限元软件LS-DYNA对两种聚能射流的形成及侵彻钢板的过程进行了数值模拟。结果表明:这两种结构均能很好的形成射流,能够有效提高射流对靶板的侵彻深度,且以双锥罩为前级的装药结构形成的射流比以单锥罩为前级的装药结构形成射流的速度要高,前者的穿孔孔径较后者要大,在相同条件下,前者对靶板的穿深较后者要深。     

边界约束及分离面宽度对铅切割索分离性能的影响

为研究舱体边界约束及分离面宽度对铅切割索分离性能的影响,采用数值模拟的方法,对铅切割索爆炸后射流分离靶板的影响因素进行分析,得到了自由边界约束、固定边界约束和分离面削弱槽宽度对铅切割索分离性能的影响规律。结果表明,铅切割索分离铸铝等脆性材料是切割索射流侵彻和高压爆轰产物共同作用结果,边界约束对射流侵彻的影响较小,固定边界约束和自由边界约束对相同切割索射流侵彻深度的偏差小于5%;不同的边界约束对靶板的崩裂过程影响较大,固定边界约束会在切割索分离时限制材料的形变位移,进而限制高压爆轰产物对铸铝等脆性材料的崩裂作用,导致后续分离难度加大。增加分离界面削弱槽宽度,可有效降低分离装置边界约束对切割索分离性能的影响,提高切割索的分离可靠性,当削弱槽宽度≥12 mm时,2.7 g·m^-1铅切割索能够可靠分离4.5 mm厚的ZL114A材料。     

聚能射流对间隔靶板的侵彻深度模型及数值模拟研究

建立聚能装药射流垂直/斜侵彻间隔靶板的深度公式,完善聚能射流对间隔靶板的侵彻深度模型。并对其侵彻间隔钢靶板过程进行数值模拟,分析聚能射流和间隔钢靶板的形貌,说明间隔钢靶板法线与聚能射流夹角对射流干扰影响的基本规律,即夹角越大干扰效果越明显。当间隔钢靶板法线与聚能射流夹角为0°和60°时,聚能射流侵彻深度的理论和数值模拟结果基本一致,说明聚能射流侵彻间隔靶板的深度模型基本正确。     

大炸高下颗粒射流侵彻的实验研究

该文观察了颗粒射流在空气中的飞行姿态、破甲情况、靶面入口状况和破孔内部状态,测量了破甲深度.根据流体动力学理论得出了颗粒射流的破甲公式,并用实测的颗粒射流参数计算穿深,当修正系数K=0.5时计算值接近于实验值,可见颗粒射流的破甲深度只有其连续时的一半.因此大炸高下,射流的断裂和重新开坑是准直射流破甲深度降低的主要原因.     

不同聚能装药水下作用效果的对比分析

为研究不同聚能装药在水下的爆炸成型运动规律以及鱼雷接触与非接触爆炸时对靶板穿孔孔径的影响,在考虑水下压力的条件下利用非线性动力学软件AUTODYN-2D对不同聚能装药水下作用进行数值仿真研究。结果表明:在水下阻力的作用下,普通射流与杆式射流头部会被侵蚀而有所损失,爆炸成型弹丸自身的变形较严重,普通射流头部速度衰减最快,杆式射流次之,爆炸成型弹丸最慢;不论是接触爆炸还是非接触爆炸,杆式射流侵彻靶板的孔径要大于普通射流,爆炸成型弹丸对靶板的穿孔孔径要大于前两者;当鱼雷非接触爆炸时,随着水介质厚度的增大,普通射流与杆式射流侵彻靶板的孔径逐渐减小,而爆炸成型弹丸侵彻靶板的孔径会先增大后减小。研究结果对于聚能型鱼雷战斗部的设计与提高鱼雷战斗部毁伤威力具有一定参考价值。     

纤维缠绕超高压容器承载特性研究

为分析传统材料超高压压力容器笨重的缺陷,提出纤维缠绕超高压前混合磨料罐的设计方式。通过网格理论设计方法分析筒身段和封头段纤维铺层力学特性,计算出磨料罐筒身段及封头段缠绕纤维厚度及缠绕角。通过solidworks软件建立磨料罐三维模型,运用ANSYS软件对纤维缠绕超高压前混合磨料罐的有限元进行分析,分析其纤维铺层的主要应力、应变情况。优化磨料罐上罐口结构,并与传统结构磨料罐的结果进行对比分析。结果表明:相比于传统合金钢制成的超高压磨料罐,纤维缠绕超高压前混合磨料罐的质量减轻一半以上,提升了前混合磨料射流装置的便携性;优化上罐口结构后,纤维铺层的应力、应变数值变化更加稳定。     

高粘弹性流体磨料光整加工的材料去除率模型

基于磨料流加工介质的高粘弹性,在分析磨粒所受法向力和参与切削的磨粒数的基础上,建立了高粘弹性流体磨料光整加工的材料去除率模型。定义了材料去除率模型的切削深度系数,提出了一种用圆管工件测定切削深度系数的方法;并用圆管试件测定了Ⅰ号流体磨料加工45_#钢、T8钢和Q235-A材料时的切削深度系数。结果表明：材料去除率与流体磨料对工件的壁面压力、壁滑速度和切削深度系数成正比关系;决定切削深度系数的因素主要有磨粒的粒度、磨粒与载体的混合比和流体磨料的弹性及工件的硬度和表面粗糙度;在流体磨料粘性较高、加工流量较大条件下,可用流体磨料的过流长度和压力来测定切削深度系数。     

超高压磨料水射流切割系统试验研究

本文描述了磨料水射流与切割材料之间的相互作用过程 ,给出了超高压 ( 2 70 MPa)磨料水射流切割系统原理图及主要结构特点。试验和分析了增压器的增压比、稳压器的容积对系统压力波动特性的影响及系统压力波动、系统压力、切割参量和磨料与切割速度之间的关系。研究结果对超高压磨料水射流切割技术的开发与应用具有实用意义。     

锻压镁合金材料端面高速铣削过程中切削力特征规律分析

在切削速度471～2 356 m／min内,综合应用析因试验设计与均匀试验设计,对镁合金进行了高速铣削试验。在分析其切削力特征规律的基础上,建立了高速切削难加工材料工艺中切削力与背吃刀量、每齿进给量和切削速度之间的数学模型。试验结果表明：高速切削镁合金材料时,切削速度和每齿进给量之间的交互作用对切削力有显著影响;切削力与切削用量间存在非线性特征规律;切削用量对切削力的影响效应随切削用量的变化而发生改变。     

磨料水射流光整身管表面方法

为了满足枪械对枪管内表面高质量的要求,提高射击精度,提出了一种磨料水射流光滑身管表面的方法。首先针对身管膛线的螺旋特性,结合磨料水射流加工方式,对磨料水射流光整身管加工装置的结构进行设计。进而建立磨料水射流切割数学模型,并利用Fluent流体仿真软件进行磨料水射流加工过程的数值分析与计算,研究结果表明：磨料水射流光滑身管表面加工方法是可行的,对于磨料水射流光整身管内表面加工方式进一步发展具有一定的指导意义。     

聚能射流的水下成型及毁伤效果

为分析聚能射流在水介质中的运动规律、形态变化及对靶板的毁伤效果,对锥角药型罩结构的聚能战斗部形成的聚能射流进行数值仿真模拟.在考虑静水压力的条件下,用AUTODYN对聚能射流在水下1、10和50 m侵彻水介质时的形态变化、速度衰减及对靶板的侵彻效果进行了数值模拟,并与相同炸高下空气中形成的射流进行对比.结果表明:射流头部会随着水深的加深发生明显的堆积现象;速度在空腔中呈线性规律衰减,在水介质中呈指数规律衰减;相同炸高条件下,水中的聚能射流对靶板的侵彻孔径比空气中大.     

导流槽和混合比对发动机喷流噪声特性影响实验研究

为分析研究火箭发动机喷流噪声特性的影响因素,设计了火箭发动机喷流噪声实验系统;采用BK数据采集系统及噪声处理软件进行噪声数据的采集和分析,研究发动机混合比以及导流槽对火箭发动机喷流噪声特性的影响。结果表明:随着发动机混合比的上升,发动机从富燃燃烧状态转换到富氧燃烧状态,噪声声压级降低;导流槽对喷流噪声有遮蔽作用,且随着导流槽距喷管出口距离的增大,遮蔽作用下降,噪声声压级上升。     

遭毁伤聚能战斗部射流成型行为

针对遭毁伤聚能装药射流成型行为及其终点效应问题,采用AUTODYN-3D软件研究了侵孔位置、侵孔深度和侵孔直径对射流径向速度及其侵彻能力的影响特性。结果表明:侵孔导致射流径向速度明显增大且射流偏离轴线甚至提前断裂形成碎片,严重降低了其对靶板的侵彻能力,同等条件下,侵孔直径d=0.278倍装药直径的聚能装药比完好聚能装药对靶板侵深降低了24%;射流径向偏移速度主要受侵孔位置和侵孔直径的影响,随着侵孔到药型罩顶距离的减小,射流径向速度显著增大,同时对靶板侵彻深度也越小,x=0倍装药直径时,射流径向速度达19.0 m·s~(-1);射流径向速度随侵孔直径的增大而显著增大,d=0.278倍装药直径时,射流径向速度达41.1 m·s~(-1)。     

双锥罩射流侵彻钢靶侵深计算模型

为了完整地描述双锥罩聚能射流侵彻钢靶的全过程,利用冲击波Hugoniot关系修正伯努利方程,结合改进的PER理论推导双虚拟原点,建立了考虑冲击波、射流速度分布及射流状态等影响因素的侵深计算模型。通过试验验证了考虑冲击波、双虚拟原点及射流断裂影响的计算模型能够提高预测侵深的准确性,比较了各分界点因素对射流侵深的影响,获得了炸高及双锥罩结构参数对射流侵深的影响规律。研究结果表明：随着炸高的增大,连续射流与断裂射流分界点的出现将早于冲击波影响分界点;头部速度、拐点速度和侵彻深度均随上锥角的增大而减小;随着上锥高占罩高比例的增大,射流头部速度、侵彻深度逐渐增大,而射流拐点速度呈下降趋势。