含硼储氢合金(Mg(BH_x)_y)对硝酸酯炸药能量的影响

为提高硝酸酯炸药的爆炸能量,将含硼储氢合金(Mg(BH_x)_y)添加到硝酸酯炸药中,用水下爆炸试验和空中爆炸试验研究了含Mg(BH_x)_y的硝酸酯炸药的能量和后燃效应。结果表明,Mg(BH_x)_y能显著提高硝酸酯炸药的能量。空中爆炸试验中,Mg(BH_x)_y发生分解,分解产物参与爆轰反应。水下爆炸试验中,添加Mg(BH_x)_y后硝酸酯炸药的爆炸能量提高17.56%,且含Mg(BH_x)_y硝酸酯炸药具有明显的后燃效应。     

复合材料的损伤容限

本文讨论了低速冲撞对先进的热固性树脂基复合材料结构所产生的损伤容限,并提供了相应的背景、冲击试验结果、设计要求、某些设计方案、分析工作、结论和建议。最重要的观测結果是:低速冲撞比已研究的任何其它类型的损伤要更严重;面内压缩是冲击损伤试样的临界负荷;100英尺-磅冲击损伤减少高温湿应变15％;在周期负荷下冲击损伤的增长并不一致;S-N曲线比较平缓,静态条件可能支配设计;如果峰值负荷不超过损伤的静态抗压强度的60％,试样寿命可能超过(R=10)10~6循环;在室温干燥条件下压合是有利的。设计要求规定假设的起始损伤是一个4英寸长和0.02英寸深的表面划伤;相当于直径2英寸的剥离,以及由或是100英尺-磅能量或是0.1英寸深最小凹痕所产生的冲击损伤。就相同的冲击能量来说,较大的和较为复杂的试样与平的简单的试样相比呈现较大的损伤容限。建议使冲击试验标准化,建立能量释放速率和后冲击强度之间的关系,并且研究和验证适用于复合材料结构的损伤容限广谱的预测能力。     

基于Taylor杆的Ti-5553钛合金动态特性研究

利用Taylor杆冲击实验与数值模拟方法研究了Ti-5553钛合金在高应变率冲击下的动态行为。Ti-5553合金在两种热处理工艺处理后获得了不同准静态力学性能的等轴组织和双态组织。在泰勒杆冲击实验的基础上,应用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件研究了材料参数屈服强度值σ_s和失效应变值ε_f的变化对Taylor杆冲击能量、速度、加速度等过程参量和冲击结果的影响,将σ_s值设定为1 170~1 400 MPa,ε_f设定为0.1~0.8. 研究结果表明：屈服强度值的变化对冲击前后能量、速度、加速度的改变量影响较小。随着屈服强度值的增大,冲击过程中能量、速度、加速度的变化速率有所增加,冲击后试样的应变量减小;失效应变值的变化对冲击过程量有明显影响;对等轴组织钛合金,ε_f<0.7时,随着失效应变值的增大,能量、速度、加速度的变化速率逐渐增大,试样冲击后几乎无回弹现象;当ε_f ≥0.7时,过程参量曲线全部重合,试样冲击后有明显回弹现象;当设定ε_f =0.75和ε_f =0.35时,等轴组织和双态组织钛合金分别符合真实Taylor杆冲击变形特征。     

多次冲击下泡沫铝动态压缩力学性能试验与本构模型研究

基于分离式霍普金森压杆装置对泡沫铝试样进行多次冲击加载试验,研究泡沫铝在中低应变率下的动态压缩力学性能。通过分析泡沫铝破坏形貌、透波率、应力-应变曲线以及能量吸收效率随冲击加载次数的变化规律,研究了损伤累积对材料动态力学性能以及吸能特性的影响机理。试验结果表明：随着冲击次数的增加,泡沫铝内部胞孔结构逐步崩溃压实,对应力波的衰减作用减弱,弹性极限应力及对应应变均有增强效应,且多次冲击下的损伤累积效应有助于提高理想吸能效率。基于试验所得应力-应变曲线,将损伤累积变量引入Sherwood-Frost方程,建立泡沫铝材料多次冲击下损伤累积本构模型,分析了形状函数参考曲线对应损伤累积能量与多次冲击试验损伤累积能量差值对本构模型准确性的影响,并进行了试验验证。     

外物损伤对叶片振动疲劳裂纹扩展性能的影响

为研究外物损伤(FOD)对航空发动机叶片的疲劳裂纹扩展影响,基于落锤冲击试验系统,在不同冲击能量下进行TC4钛合金试件的FOD模拟试验及振动疲劳试验,获得损伤试件的裂纹长度与疲劳寿命的关系,并拟合疲劳断口裂纹形貌参数,建立疲劳裂纹扩展寿命预测计算模型。研究结果表明：损伤缺口的深度和宽度随冲击能量的减小而非线性的减小。当冲击能量较大时,试件的疲劳裂纹先沿弯曲微裂纹扩展,后沿直线扩展;当冲击能量较小时,试件疲劳裂纹保持直线扩展。裂纹的萌生寿命与冲击能量、应力水平二者相关。     

18Cr2Ni4WA曲轴钢的弯曲疲劳性能

<正> 150系列柴油机曲轴使用18Cr2Ni4WA合金结构钢制造。曲轴在工作中承受高速周期变化的弯曲和扭转负荷,应力较高而且复杂。因此,曲轴经最终热处理后,逐根切取试样进行机械性能试验。并定期选取曲轴进行解剖试验,在曲轴各个部位切取试样以进行机械性能,断口和低倍试验,并进行弯曲疲劳试验,在σ_(-1)为490.3MPa(50kgf/mm~2)下,循环周次达10~7次。     

W-Ni-Fe烧结合金的断裂韧性

<正> 1 绪言 本研究是按照美国材料试验标准(ASTM E399)求静态断裂韧性值及使用日本工业标准(JIS)夏比冲击试样进行CVN-静态抗弯强度试验。由所得的吸收能量及静态抗弯强度,研究了不同成份和加工硬化程度对材料断裂韧性的影响。同时用扫描电子显微镜对断裂试样的断口进行了研究。     

高韧性铝合金LD2的冲击试验的动态分析

通过示波式冲击试验机详细记录了锻造铝合金LD2的变形断裂过程,采用有限元分析软件ANSYS,分析了夏比(CharpyV)型缺口冲击试样的应力场分布状态。结果表明:LD2铝合金是高韧性合金,其裂纹扩展功远大于裂纹形成功,采用常规冲击方法—夏比V型缺口冲击试验检验其材料具有一定的局限性;冲击试样横纵中面的应力分布存在较大差异,横中面(Z=0)等效应力受应力集中影响较大,纵中面(X=0)等效应力近乎不变,最大等效应力出现在缺口根部;冲击试样缺口应力集中系数Kt是时间的函数,随时间的增加,Kt缓慢增大后又缓慢减小,且在整个冲击过程中,始终存在着应力集中。     

破片对薄盖板装药的冲击起爆研究

研究破片对薄盖板装药的冲击起爆问题.针对压装JH-2装药和五种质量圆柱形破片,进行1200～1300m/s速度范围内的冲击起爆试验.在破片冲击裸装药Held临界起爆判据的基础上,推导出破片冲击薄盖板装药临界起爆速度的工程计算模型,模型计算结果与试验结果相吻合.获得了具有工程应用价值的试验数据和推广应用价值计算模型,并分析了盖板所起的作用.     

钨合金帽型试样的绝热剪切带数值模拟研究

利用帽型试样在 Hopkinson 压杆上测试锻造退火态钨合金的动态应力-应变关系,通过计算拟合钨合金材料Johnson-Cook 本构关系中的5个待定参量,建立帽型试样的有限元模型。采用两种不同的网格划分,在剪切区域内采用细密的网格,并逐渐过渡到粗糙网格。利用有限元分析软件 LS-DYNA 模拟钨合金帽型试样在冲击载荷下绝热剪切带的形成过程,与试验观察结果一致,对于理论分析和试验具有一定的参考和指导作用。     

防弹玻璃动态力学响应规律及抗弹性能研究

采用霍普金森压杆对防弹玻璃进行动态压缩实验,分析其破坏机理和防护机理,并通过靶试试验研究PVB夹层防弹玻璃的抗弹性能。结果表明：玻璃的压缩强度随应变率的增加而增大,但压缩失效应变随应变率的增大而减小;胶层可以有效提高玻璃的动态失效应变,使玻璃的吸能能力大幅提高;玻璃的动态强度随试样厚度的增加而提高,动态失效应变随试样的横截面积的增加而升高;玻璃在冲击载荷下出现大量裂纹并粉碎破坏,需要消耗大量能量作为表面能,从而能够有效消耗子弹的能量;PVB夹层防弹玻璃具有较强的防弹性能,且当迎弹层较厚时弹坑深度较浅。     

高性能管线钢动态断裂性能的试验与数值模拟研究

采用不同锤高对X90管线钢试样进行落锤撕裂试验,利用GTN微观损伤模型对试验过程进行有限元模拟,详细研究裂纹稳态扩展速度与临界裂尖张开角的关系,并对试验和模拟结果进行分析和对比。结果表明:试样的断裂韧性随稳态断裂速度的增大而减小;有限元计算的断裂速度、裂尖张开角与试验结果吻合较好,GTN微观损伤参数能较好地应用于X90管线钢的动态断裂分析;现有的DWTT方法在评估试样的断裂韧性时存在缺陷,应考虑试样的起裂和冲击变形对评估的影响。     

防弹玻璃动态力学响应规律及抗弹性能研究

采用霍普金森压杆对防弹玻璃进行动态压缩实验,分析其破坏机理和防护机理,并通过靶试试验研究PVB夹层防弹玻璃的抗弹性能。结果表明:玻璃的压缩强度随应变率的增加而增大,但压缩失效应变随应变率的增大而减小;胶层可以有效提高玻璃的动态失效应变,使玻璃的吸能能力大幅提高;玻璃的动态强度随试样厚度的增加而提高,动态失效应变随试样的横截面积的增加而升高;玻璃在冲击载荷下出现大量裂纹并粉碎破坏,需要消耗大量能量作为表面能,从而能够有效消耗子弹的能量;PVB夹层防弹玻璃具有较强的防弹性能,且当迎弹层较厚时弹坑深度较浅。     

LiF包覆对硼粉热氧化特性的影响

为考察LiF包覆对硼粉热氧化特性的影响,采用DSC-TG技术对LiF包覆硼(BLiF)进行热分析试验。制备了含BLiF的推进剂样品。采用氧弹量热计测试其爆热和热值。考察了BLiF对推进剂一次、二次燃烧过程中能量释放特性的影响。结果表明:与无定形硼相比,BLiF在599℃存在快速氧化反应,有39.9%(质量百分数)的B参与了B/O反应。含BLiF的推进剂使一次能量释放效率和二次能量释放效率明显提高,硼的燃烧效率从65.48%提高到81.57%。这是由高温下LiF通过吸热反应消耗硼粉表面B2O3氧化层,加速B/O反应所引起的。     

支持向量机在富氮含能离子盐撞击感度定量构效关系研究中的应用

为了研究富氮含能离子盐的撞击感度(IS)与分子结构的关系,在M06-2X/6-311++G(3df,3pd)理论水平下对21种含能离子盐进行了构型优化和量子化学参数计算,并以IS为目标值,以最高占据轨道能量(E_HOMO)、最低空轨道能量(E_LUMO)、偶极矩(μ)、极化率(α)、氧平衡(OB)、核独立化学位移(NICS)、可利用自由体积(ΔV)、静电势方差(σ²)、电离势(I)和电子亲和势(A)作为描述符,采用主成分分析(PCA)方法结合支持向量机(SVM)回归算法,建立了相关性较好的构效关系(QSPR)模型(相关系数和均方根误差分别为0.98和0.11)。采用该模型对新设计的6种新型富氮含能离子盐的IS进行预测,发现其中基于氮-(5-(1氢-四唑-5-基)-2氢-1,2,3-三唑-4-基)-4-硝基-呋咱-3-胺(HTANFT)设计的三种含能离子盐的撞击感度(依次为18,17,35 J)比传统炸药TNT(15 J)还要钝感,表明基于HTANFT设计的三种含能离子盐是潜在的理想含能材料。     

30CrMnSiNi2A钢在不同应变率下的力学性能研究

选用30CrMnSiNi2A钢的3组试样:正火处理,硬度为19(标号1)、860℃淬火200℃回火,硬度为49(标号2)、860℃淬火600℃回火,硬度为34(标号3),在电子万能材料实验机和SHPB动态测试装置上进行不同应变率下的静态压缩和动态冲击实验。结果显示,30CrMnSiNi2A钢屈服强度具有一定的应变率敏感性。根据静态、动态实验结果,结合Perzyna公式,得到3组试样钢屈服强度与应变率之间的关系式。进一步利用实验结果,结合Johnson-Cook模型拟合出3组试样钢的本构方程,通过拟合方程得到的应力-应变曲线与实验所得应力-应变曲线非常吻合,表明该方程能较好描述试样的本构关系。     

高压脉冲功率源与冲击片雷管发火能量匹配关系特性试验方法

针对高压脉冲功率源接入引出电缆后与冲击片雷管发火能量的匹配问题,提出了高压脉冲功率源与冲击片雷管发火能量的匹配关系特性试验方法,通过试验装置测试了接入引出电缆后冲击片雷管短路放电性能参数,并进行了理论分析及冲击片雷管发火验证试验.结果表明:在脉冲功率源输出端增加100mm的引出电缆后,冲击片雷管发火电压需提升300V,此时输出能量等价于未接入引出电缆时的发火能量.该方法在冲击片雷管发火试验以及传爆序列试验中,既能保护起爆装置,节约试验成本,又能保证冲击片雷管可靠起爆.     

冲击加载下Al2O3/SiC复合陶瓷的动态力学行为

陶瓷材料动态力学性能与微观断裂机制研究,对冲击加载下材料的损伤机理认识至关重要.针对Al2 O3/SiC复合陶瓷,采用分离式霍普金森压杆装置完成对试样的一维应力波加载,回收破碎试样颗粒并进行扫描电子显微镜分析.结果表明:一维应力波加载试验实现了对试样的均匀加载,且随着应变率的增加,Al2 O3/SiC复合陶瓷的强度逐渐...     

材料断裂韧性与冲击能之间关系的研究

本文从冲击能量的分析角度出发,推导出材料断裂韧性与夏比V型缺口冲击能之间的普遍关系模型;在不同回火温度条件下,建立了PCrNi3Mo钢断裂韧性与冲击能之间的定量关系。     

宽范围裂纹扩展速率(da)/(dN)与△K的关系

<正> 本工作所用材料为45CrNi钢,σ_(0.2)=80～90kgf/mm~2,K_(1C)~-=428kgf/mm~(3/2)。三点弯曲试样尺寸为10×40×160(mm),试验在室温、空气环境下进行,高、中、低三个速率区的应力比R均为0.1,用放大3×10倍的读数显微镜直接测量两表面裂纹长度。