高过载下颗粒增强复合材料能量释放行为

为正确认识战斗部装药代用材料爆炸毁伤作用机制,对颗粒增强复合材料在不同冲击载荷速度下的能量释放行为进行研究。基于爆炸试验装置,对颗粒增强复合材料在高过载下的能量释放特性进行试验,监测高压爆炸测试舱内的爆炸应力波,明确能量释放、存储、排放间的规律,探索冲击载荷速度对能量释放量及释放率之间的内在关联。结果表明:当颗粒增强复合材料质量相同,且起爆环境空间体积恒定,装药结构形式相同时,临界起爆速度为273 m/s;继续增大冲击载荷速度,载荷压力使更多的质量起爆,当冲击速度增至637 m/s时,外载荷压力使所有质量起爆,舱内爆炸压力达到最大值。建立的冲击载荷速度对能量释放量及释放率的影响机制模型较好描述颗粒增强复合材料能量释放行为,为深化能量释放特性的多尺度机理研究提供一定的量化依据。     

爆炸载荷冲击下假人下肢的材料参数识别和修正方法

为提高假人在爆炸载荷冲击下的模拟精度,以高速垂向冲击下假人下肢材料本构参数校验寻优为目标,基于爆炸载荷冲击波作用于车身结构产生的结构响应特性,确定模拟爆炸载荷冲击台架的冲击速度。设置不同的冲击速度进行假人下肢冲击实验,获取下肢的冲击力-时间曲线。对下肢的重要材料参数进行实验设计并获取仿真下肢胫骨力峰值,以仿真数据与实验数据误差最小化为目标进行下肢材料参数寻优。通过台架实验与有限元数值仿真校验对材料参数进行优化,得到下肢各组件之间材料本构模型参数的最佳匹配。结果表明：假人下肢模型材料参数优化后的仿真结果与实验结果一致性较好,可为高速垂向冲击下假人下肢材料模型修正提供技术支持。     

几种体心立方金属位错组态与应变循环特性之间的联系

通过三种体心立方(bcc)多晶试样的低周疲劳试验,研究了循环初始阶段所出现的循环软化,硬化和饱和现象,和裂纹萌生以前各阶段的位错组态的变化进行了对照。结果表明,循环软化(硬化)现象是微观损伤累积在宏观力学性能上的反映,它和材料中位错亚结构的组成及稳定性有关。本文还对影响位错组态诸因素进行了探讨。     

高速摄像防护结构抗水中爆炸冲击仿真研究

高速摄像机拍摄水中爆炸图像时,用于安装摄像机的防护结构在水中爆炸冲击波作用下可能产生塑性变形和较大位移,影响到高速摄像系统使用安全和图像拍摄效果;作者设计了高速摄像机水中抗冲击防护结构,为验证防护结构强度设计的合理性和水下爆炸作用下的稳定性,利用ABAQUS软件对防护结构抗水下爆炸冲击性能进行数值仿真计算,用冲击因子设置4个仿真计算工况;计算结果显示：防护结构在60 kgTNT当量装药、0．5的爆炸冲击因子作用下未产生塑性变形,产生的位移小于5 cm,防护结构强度和稳定性满足该条件下摄像机安全防护和水中爆炸图像拍摄使用要求。     

不同载荷历史作用下 2Cr13 钢循环变形行为的微观解释

对淬火高温回火的未服役新叶片材料及已服役近７万ｈ的旧叶片材料２Ｃｒ１３钢进行了低周、高周疲劳试验。用透射及扫描电镜对其微观结构的演变进行了观察。新２Ｃｒ１３钢经低周疲劳软化后，位错发生了较大范围的动态回复，形成了具有较低能量的亚晶界结构，位错运动的平均自由程增大是其软化的原因。服役后旧叶片本身已发生了软化，微观应力测定结果表明旧叶片的微观应力较小，而且低温冲击断口的ＳＥＭ观察发现旧叶片中已形成了微空洞。服役叶片的低周疲劳实验也表现出循环“软化”，但位错亚结构的变化却表现了循环硬化的特征，这说明服役叶片的循环软化是由于旧叶片内已形成的微空洞损伤造成的。     

随焊冲击对6061铝合金焊接接头性能影响

6061-T6高强铝合金板进行TIG焊接时,焊接热影响区存在明显过时效软化现象。为抑制这种焊接缺欠,用随焊旋转冲击法对焊接接头过时效软化区进行加载。针对接头性能进行显微组织、硬度及耐蚀性测试。结果表明：焊接接头过时效软化区经旋转冲击后,硬度由初始58.5HV升至71.2HV;随电压增加,冲击作用增强,硬度提高更明显。这主要是由于随焊旋转冲击产生的局部挤压、剪切综合作用,促进了新相沿晶粒边界生成,使接头软化区硬度上升,同时,耐蚀性也得到了改善。     

爆炸螺栓分离动力学仿真分析研究

为了避免爆炸螺栓分离解锁后引发高速冲击破坏及爆炸螺栓可能沿对接孔回弹的问题,在爆炸螺栓盒内设计挡片、弹簧片、缓冲块结构来降低爆炸螺栓盒受到的冲击,同时弹簧片上的耳片结构在爆炸螺栓回弹时对其卡滞防止爆炸螺栓突出分离面。采用ABAQUS显示动力学软件对爆炸螺栓通过弹簧片、最后撞击到缓冲块的过程进行动力学仿真分析,定量分析了挡片、弹簧片对爆炸螺栓冲击速度的影响,对冲击载荷下爆炸螺栓盒体强度进行评估,并开展爆炸螺栓收纳试验验证。结果表明：所设计的爆炸螺栓盒能够实现对爆炸螺栓的有效收纳,其盒体结构强度能够满足冲击载荷下的使用要求。     

爆炸冲击荷载下球形防爆波井结构动力响应分析

在国防工程中，球形防爆波井等结构需要承受外部爆炸冲击荷载。基于对球形防爆波井结构模型合理地简化．分析了其在外部爆炸冲击荷载下的动力响应，给出了动力响应时的位移和应力分布函数。     

冲击载荷作用下多孔材料符合结构防爆理论计算

多孔材料具有减震和吸收冲击能量的特点，但是单一的多孔材料强度较低，为降低爆炸冲击载荷对结构的破坏，在混凝土墙壁或者两层装甲钢板中间添加一层或者几层多孔吸能材料（多孔聚氨酯、泡沫铝、铁等）构成多层复合抗爆结构，实现防爆和衰减冲击波的功能。当炸药爆炸驱动飞片高速冲击多层复合结构时，多孔材料产生塑性变形被压实。由于多孔材料冲击波阻抗很低，能够大大地削减应力波的强度。在这个过程中，飞片的冲击能量被减小，和单层结构相比，防爆能力被提高。为研究多层复合结构的防爆机理，应用冲击载荷下的材料动态本构关系，对冲击波在“钢板一多孔材料一钢板”3层介质中的传播规律和各层介质中的冲击载荷进行甘算，并对应力波在多孔材料复合结构中的衰减变化过程进行一维理论分析。     

多元微合金化对高铬铸铁凝固组织及冲击磨损性能的影响

通过在2.85C-31Cr合金中加入多元微量合金元素V、Ti、Nb、Mo制备多元铬系合金,研究多元微合金化对高铬铸铁的凝固组织和冲击磨损性能的影响。结果表明:铁液中部分C与强碳化物形成元素结合生成碳化物或合金碳化物;随合金元素加入量的增加,高铬铸铁凝固组织从稍微过共晶转变成共晶、亚共晶组织;相同成分的合金质量损失率随冲击磨损载荷(2.0、2.5、3.0、3.5 J)的增加呈先增加后减小、再增大的变化规律,这与材料在冲击磨损过程中的硬化行为有关;凝固组织中奥氏体数量越多,磨损质量损失率越大,尺寸细小和分布均匀的凝固组织能减小磨损质量损失率;在同一冲击载荷下,共晶成分的合金质量损失率最小,亚共晶成分的质量损失率最大。     

桥用铝合金的低周疲劳亚结构

在应变幅控制下，研究了桥用铝合金在两种热处理工艺下的循环特性及其微观结构的变化。结果表明：在应变幅为△ε＿ｔ／２＝０．４％～１．０％范围内，热处理工艺Ⅰ合金循环软硬化现象不明显，热处理工艺Ⅱ合金表现为循环硬化特性。ＴＥＭ分析表明，不同热处理工艺下合金循环断裂时均已形成结构清晰形状完整的胞状位错结构，影响胞结构形成的主要因素可能是层错能、应变幅等，与材料的组织状态没有关系。     

高速冲击载荷下钨骨架/Zr基非晶合金复合材料的变形特征

利用自制高速冲击加载试验装置研究了钨骨架／Zr基非晶合金复合材料的室温变形特征。该复合材料在高速冲击载荷作用下的变形特征主要包括钨骨架碎化、Zr基非晶合金软化且沿钨骨架变形的方向发生流动。在剪切断裂面上不同变形带之间有明显的交界线，这些交界线形成剪切带和裂纹。     

Y_2O_3对93W-4.9Ni-2.1Fe合金力学性能及断裂过程的影响

研究93W-Y2O3合金的力学性能,并通过扫描电镜原位拉伸试验观察93W-Y2O3合金的断裂过程。结果表明:与传统93W合金相比,93W-Y2O3的抗拉强度和延伸率均有较大幅度降低;Y2O3降低了钨颗粒的强度,拉伸载荷下裂纹在多个钨颗粒内部萌生,随着拉伸载荷增加,裂纹尖端产生应力集中,裂纹优先沿着粘结相与Y2O3界面扩展;由于Y2O3阻碍了位错的滑移,使93W-Y2O3合金的塑性下降。     

动态加载条件下冷轧5A06铝合金显微组织研究

以80%冷变形5A06铝合金为试验材料,利用分离式Hopkinson压杆加载装置(SHPB)进行动态冲击压缩试验,探讨高速形变响应规律,分析其动态力学行为;利用透射电子显微镜技术观察位错界面结构的变化,分析位错界面的高速形变响应。结果表明:预变形5A06铝合金在塑性变形前已发生绝热剪切行为,致使合金强度下降;初始位错界面成为高速形变过程中位错滑移的主要障碍;冲击前后,位错界面结构方向由与轧向平行演变为与轧向呈10°~20°夹角,位错界面间距由0.25μm演变为0.10~0.15μm。     

Al2O3-弥散强化铜合金的退火行为研究

采用原位反应合成技术制备了Cu-1.12wt%Al₂O₃合金。通过力学性能测量、断口形貌观察及显微组织结构表征,系统研究了该合金的退火行为。结果表明：对冷拉拔变形量为50%的合金进行退火处理后,合金的硬度和强度均随着退火温度的提高呈缓慢下降趋势,合金韧性得到改善;合金表现为韧性断裂,且随着退火温度的升高,韧窝尺寸和深度增大,内部布满细小的纳米Al₂O₃颗粒;退火态合金位错密度低于冷拉拔态情形、中温退火（873 K）时合金组织以变形位错胞组织和位错墙为主,高温退火（1 223 K）后出现亚晶组织,偶可见亚晶合并、长大并发展成为原始再结晶核心的过程,但由于纳米Al₂O₃颗粒的钉扎位错作用和抑制再结晶效应,基体中仍未发现有明显的再结晶组织存在,合金展示出优异的抗高温软化性能。     

两相钨合金材料的剪切变形局域化研究

对纯钨、镍 -钨 -铁粘结相及由这两相组成的层状复合体在简单剪切受力状态下的变形局域化过程进行了分析 ,用来模拟具有一定细观结构的钨合金复合材料变形机制 .计算结果表明 :两相材料在简单剪切作用下变形集中于粘结相中 .     

爆炸成型弹丸药型罩用高密度合金选取准则

为解决高密度合金在爆炸成型弹丸（EFP）应用中的破碎失效问题，以典型钨镍系合金为研究对象，对不同钨含量的平板飞片试样开展了爆炸加载试验。基于对受试材料成形性能及失效机理的分析结果，结合传统药型罩材料的共同特性，提出了EFP高密度合金罩材的选取准则，应用该准则进行了罩材选取，并通过爆炸加载成型及侵彻试验进行了验证。研究结果表明：钨镍合金难以形成完整侵彻体的原因在于，钨颗粒作为第二相粒子分布于基体中，使得大变形状态下在相界处因位错塞积而产生的应力集中无法避免，从而导致微裂纹形成并扩展以致材料发生断裂；高密度合金作为EFP药型罩材料，应具备完全固溶体的单相组织，若溶剂金属为非面心立方结构，则须具备低于服役环境温度的韧脆转变温度；依据上述准则选取的单相固溶体合金，其平板飞片与等壁厚球缺罩均能够形成完整侵彻体，试验结果与预期结果相符合。研究结果可以为EFP药型罩用高密度合金的设计、选取和应用提供参考依据。     

由钨合金的两相參数计算其宏观抗拉强度

钨合金是由钨颗粒相和基体组成的两相材料。利用Eshelby方程和Mori-Tanaka平均应力概念以及本文给出的增量法，可由钨颗粒相的形状、体积份数及两相力学性能参数计算得到钨合金材料的宏观抗拉强度。文内对特定钨合金进行了计算分析。分析表明，随工艺处理变形量的增加，钨合金材料的脆性增加，对于工艺处理变形量较小的钨合金，首先在基体相中达到拉伸破坏；而对于工艺处理变形量较大的钨合金，首先在鸽颗粒相中达到拉伸破坏。本文对钨合金材料宏观抗拉强度的计算结果与试验结果一致。     

烧结温度对钨球压缩性能的影响

采用液相烧结法制备钨合金球,研究烧结温度对钨球微观组织的影响,讨论晶粒度和W-W邻接度对钨球压缩性能的影响。结果表明:烧结温度越高,晶粒度越大,W-W邻接度越小;在烧结温度为1520℃时,直径8mm的钨球具有最高的压溃载荷(80kN)。断口形貌观察表明,钨球压缩开裂机制与钨合金拉伸开裂机制基本一致。对钨球压缩行为的研究表明,钨颗粒的变形主要集中在钨球的中心部分。     

钨合金的快速溶解及镍的测定

采用ＨＮＯ＿３－ＨＦ混合酸水浴加热快速分解样品，丁二酮肟分光光度法测定钨合金中镍。以酒石酸掩蔽基体钨及其它共存元素的干扰，在波长４７０ｎｍ处测量吸光度。方法快速、简便，精密度、准确度均佳。