炸药缓慢加热条件实验技术进展

为降低炸药装药意外热刺激起爆后对武器平台、后勤系统和人员损伤的严重程度及概率,适应不敏感弹药发展过程中对炸药热危险性综合评定的需要,有针对性地分析了以美国为主的炸药和弹药装药慢烤燃实验相关文献、STANAG 4382《北约弹药缓慢加热测试标准》调查报告以及西安近代化学研究所开展的密闭系统的模拟弹慢速烤燃实验研究成果。分析结果发现,尚需解决的问题为3.3℃/h温升速率条件起源未知,小型模型实验技术是目前开展的重点,可视化/量化反应状态的实验技术及仿真预测试验反应剧烈程度的模型研究是发展重点,试验反应剧烈性抑制技术研究是未来的发展趋势。     

典型复合材料加筋壁板落锤/冰雹冲击损伤仿真分析研究

目的研究复合材料层压板落锤和冰雹离散源冲击损伤特性。方法对于落锤和冰雹,分别以刚体模型和弹塑性模型,构建本构模型。对于加筋板,基于Cohesive内聚力界面单元的B-K失效准则,对复合材料层间分层破坏进行数值模拟。通过对多材质冲头、不同冲击能量、不同冲击角度下其响应及损伤扩展特性开展研究,并对比复合材料层压板落锤冲击及冰雹离散源冲击试验数据,对数值计算方法进行对比验证。结果在机体相同部位的落锤、冰雹能量截止值冲击下,落锤低速冲击的损伤响应要大于冰雹离散源冲击。同时,冰雹冲击能量越大,冲击角度越接近于90°,其损伤响应也越大。结论落锤和冰雹离散源冲击仿真方法在损伤响应及扩展的预测与试验结果接近,可以为复合材料冲击损伤引入及抗冲击性能研究提供基础。     

重复碰撞载荷下加筋板结构的动态响应研究

目的 探究船体加筋板结构在受到重复碰撞载荷作用下塑性变形的累计趋势,分析加筋板主要参数对损伤演化过程的影响,揭示高速、重复冲击下船体加筋结构的变化机理。方法 以一纵三肋加筋板为研究对象,建立基于能量法的刚塑性加筋板动态变形计算方法,以及基于Johnson-Cook本构关系的数值模拟方法,开展不同板架厚度、冲击能量以及冲击尺寸等参数对加筋板变形演化影响的研究。结果 对比分析了理论模型和数值方法,获得了不同参数下的加筋板的结构损伤演化规律。结论 理论解和数值解较为吻合。冲击能量增加后,加筋板的塑性变形量、塑性变形累积速度也随之增加。载荷集中程度越大,对于碰撞边界的破坏效应越大。     

高速撞击三层铝板仿真计算

文章以航天器三层防护结构为研究对象,通过数值仿真的方法,对球形铝弹丸高速撞击三层铝板防护结构的损伤特性进行了研究;通过与实验结果的比较验证了仿真模型的有效性,并针对防护板间距与厚度对铝板损伤特性的影响进行了数值模拟仿真分析。结果表明,第二层防护屏位于防护结构中间时,舱壁所受损伤最小,且增加第二层防护屏的厚度能有效减小舱壁受到的损伤。     

爆炸冲击对环境的破坏研究

重点研究了炸药爆炸时释放的能量对周围环境的影响。从工程实际出发,利用程序,建立了炸药在钢板上爆炸的数学模型,计算了在爆炸不同时刻对环境的有效压力波,分析了爆炸发生时在空气中应力波传播与能量耗散过程、分析了离装药位置不同的单元所受压力的变化情况。     

温度对编织复合材料层合厚板冲击性能的影响研究

目的 研究室温和低温下编织复合材料层合厚板的冲击性能。方法 通过开展低速冲击试验和冲击后的压缩试验,对冲击响应曲线、冲击损伤容貌、压缩失效模式和剩余压缩强度进行分析,探讨冲击时的环境温度对编织复合材料层合厚板冲击性能的影响。结果 冲击后的编织复合材料层合厚板存在凹坑、分层、基体裂纹和纤维断裂等多种失效模式,压缩失效模式主要表现为横贯冲击损伤区域截断式破坏失效。结论 低温环境增强基体强度,降低了复合材料的冲击损伤程度,从而提高编织复合材料结构的剩余压缩强度。     

基于ABAQUS的复合材料低速冲击损伤分析

目的分析不同冲击能量对复合材料层合板的损伤情况,验证有限元模型的合理性和有效性。方法以CCF300/10128H型碳纤维树脂基复合材料层合板为研究对象,采用落锤冲击试验机对层合板进行冲击实验,然后对冲击后的试验件进行超声C扫描。建立有限元模型,运用ABAQUS软件对冲击过程进行模拟。结果有限元模拟结果与实验结果吻合良好。结论复合材料层合板内部损伤随着冲击能量的增大而快速变大。出现穿透损伤以后,损伤趋于平缓,有限元模型能够较好地预测复合材料低速冲击损伤。     

超高速撞击双层铝板损伤实验与仿真研究

以航天器双层防护结构为研究对象,通过实验和数值仿真相结合的方法,对铝球弹丸超高速撞击双层铝板防护结构的损伤特性进行了研究,获得了一定的实验数据,并对弹丸直径、撞击速度及防护间距对铝板损伤特性的影响进行了分析。结果表明:增大弹丸直径,前、后板穿孔直径及后板损伤区域直径大致呈线性增大趋势;增大撞击速度,前板穿孔直径先增大后趋于一致,后板损伤模式变得复杂,出现多个穿孔;增大防护间距,能有效地降低后板损伤程度。     

纤维增强复合材料低速冲击损伤模型的建立及验证

目的分析纤维增强复合材料在低速冲击下的损伤机理,更好地对材料的冲击损伤进行预测。方法建立包含界面相的细观力学模型,在此基础上结合冲击对复合材料的影响,建立单层板的宏观冲击模型。最后通过试验和有限元模拟对模型进行验证。结果有限元模拟得到的结果与实验得到的结果吻合得很好。结论从细观力学层面出发建立的冲击模型能够很好地预测纤维增强复合材料的冲击损伤。     

包埋固定化微生物的特性研究

文章通过实验研究了PVA与海藻酸钠混合载体包埋固定化微生物系统降解有机物的过程,并对其特性进行了分析。结果发现运行初期凝胶体有凝胶溶出现象,第一天凝胶有机物溶出高达2 173 mg,随后溶出量减少,7～8天溶出停止;同时发现包埋后的微生物活性有损伤和恢复的过程,损伤时相对活性为0.27经过恢复可达到0.85;另外,凝胶的粒径和比重等物理特性也随时间变化,最后趋于稳定。一年多运行实验发现包埋凝胶体的抗持久性也较好。这些特性的探讨将为工程应用提供理论指导。     

炸药驱动式爆炸管的载荷计算

目的 建立管道内冲击波参数工程预示方法,指导炸药驱动式爆炸管载荷设计和试验调试.方法 建立炸药爆炸的多介质流动数值模型,研究圆形管道内冲击波的传播规律,给出冲击波参数与炸药量、传播距离之间的变化关系,基于已有的坑道内冲击波超压预示公式,建立表征模型.结果 冲击波在管道中经过一定距离的传播后,会逐渐形成平面冲击波.随着传播距离的增加,平面冲击波的超压峰值逐渐降低,正压持续时间逐渐增大.增大炸药量可以在相同距离下获得更高超压峰值的平面冲击波,已有坑道冲击波超压预示公式同样适用于圆形管道.结论 该冲击波参数预示模型可应用于爆炸激波管载荷设计和试验调试.     

高速冲击下多胞材料细观结构中波传播规律

目的 获取安全防护结构中细观多胞材料在高速冲击下的波传播规律.方法 采用基于3D-Voronoi细观多胞结构数值仿真和基于最小二乘法的局部应变梯度法,研究细观多胞结构在高速冲击下的冲击波波阵面传播规律.通过细观多胞结构数值仿真提取的位移场数据,结合局部应变梯度法得到界面清晰的冲击波波阵面.结果 冲击端和支撑端分别诱发右行和左行冲击波波阵面.冲击波波阵面传播过程分为3个阶段,即冲击端诱发右行冲击波阶段、支撑端诱发左行冲击波且未压缩区刚性向右运动阶段和右行冲击波压缩区域与未压缩区域一体刚性向右运动阶段.通过冲击波波速的演化规律研究,分别获取了右行和左行冲击波波阵面的拉氏位置和拉氏波速,通过严格理论推导解释了右行冲击波波阵面具有恒定减加速度的结论.最后对冲击波波阵面划分阶段的合理性进行了验证.结论 基于3D-Voronoi细观多胞结构数值仿真和基于最小二乘法的局部应变梯度法可以获取界面清晰的冲击波波阵面,细观多胞结构在高速冲击下的冲击波波阵面传播规律可为安全防护结构的设计和研究提供参考依据.     

冲击环境后峰锯齿脉冲试验条件自动寻优方法

目的 通过自动寻优制定冲击环境后峰锯齿脉冲试验条件，避免冲击“过试验”。方法 根据冲击响应谱的基本原理和谱型特征，提出利用对数距离量化评价2条谱型的吻合度。对冲击环境和后峰锯齿脉冲分别进行冲击响应谱分析，将2条冲击响应谱之间的对数距离最小作为优化目标，将后峰锯齿脉冲的波形参数作为优化参数，基于自适应差分进化算法，提出冲击环境后峰锯齿脉冲试验条件自动寻优方法。结果 将所提方法分别应用于模拟冲击环境和实测冲击环境，均获得了合理的后峰锯齿脉冲试验条件，验证了所提方法的正确性。结论 提出的基于自适应差分进化算法的冲击环境后峰锯齿脉冲试验条件自动寻优方法正确可行。     

模拟水下近距非接触爆炸环境的中量级冲击试验

由于非接触爆炸冲击环境引起的冲击值的范围取决于单位时间内的位移,中量级冲击试验条件是建立在舰船、装备受到剧烈的冲击载荷而不至于毁灭的基础上的,因此,采用了中量级冲击机进行试验,介绍了试验条件及参数。试验结果表明,用中量级冲击机来模拟水下近距离非接触爆炸性环境并对装备进行考核是当前可行的一种技术手段。     

爆炸分离冲击信号修正及结构状态分析

为了对爆炸分离冲击信号进行有效性分析及校正,进而对关键结构的状态变化进行分析,基于离散小波分解方法,对实测分离冲击信号及其速度积分进行校正,去除零漂趋势项.选取冲击结束后剩余自由响应阶段,对结构状态进行分析,基于冲击信号初始谱及剩余谱相关性分析,提出确定剩余自由响应阶段起始分析时间的确定方法.对该剩余响应信号结合频域窗...     

弹射起飞和拦阻着陆冲击试验方法探讨

目的研究舰载机机载装备弹射起飞和拦阻着陆冲击试验的工程实现方法。方法从GJB 150.18A—2009、MIL-STD-810F/G及其提供的实测数据出发,分析弹射起飞和拦阻着陆冲击载荷特征,对几种常用试验方法的工程实现进行探讨和比较。结果弹射起飞和拦阻着陆冲击具有瞬态、交变、低频、大位移、高速度等特征。阻尼正弦波方法的实施路径比较明确,复杂波形再现方法实施路径比较模糊且复杂,超长脉冲半正弦波方法具有多种局限性,前两种方法的速度、位移都较大。结论阻尼正弦波方法较复杂波形再现方法更容易实现,但两者都需要大位移、高速度的专用冲击试验设备和适当的波形处理技术,超长脉冲半正弦波方法在前面两种标准推荐方法能够实现时,不建议使用。     

用实测冲击环境数据确定冲击试验条件

冲击响应谱作为试验规范已被用于冲击环境试验.制订一个能真实模拟实际冲击环境的冲击响应谱是冲击环境试验的前提,文中对冲击实测时域数据的预处理,冲击持续时间的确定,冲击响应谱的计算,冲击响应谱的归纳方法进行了研究,并用实测的冲击数据,归纳出某型号冲击试验的冲击响应谱.     

航天器火工冲击载荷减缓设计及验证

目的研究航天器火工冲击缓冲方案,降低火工冲击对航天器上设备的影响。方法根据火工冲击环境防护设计原则设计3种系统级缓冲方案,由NASTRAN软件进行响应预示,用星箭分离局部结构解锁分离试验数据进行验证及模型修正。结果在星箭连接界面增加间断面的加速度响应最大衰减量为62%,增加复杂构型结构的加速度响应最大衰减量为82%,采用冲击隔离的加速度响应最大衰减量为60%。结论在星箭连接界面增加间断面、复杂构型结构或减小星箭界面接触面积均有一定的缓冲效果,系统缓冲设计时应综合考虑质量、结构连接刚度、缓冲效果、卫星状态、运载火箭状态约束等条件。冲击响应预示计算结果与试验结果基本吻合(在±6 d B内),表明这种预示方法能够较准确预示某卫星结构火工冲击响应。     

采用高效菌提高普通活性污泥系统抗2,4-DCP负荷冲击能力

研究了用于处理生活污水的普通活性污泥反应器(CAS)受到2,4-二氯酚(2,4-DCP)间歇性负荷冲击时,投加高效菌的生物强化系统和对照系统对污染物的响应及系统稳定性,并考察了长期运行过程中强化系统对目标污染物去除能力的变化.结果表明,投加5%和15% 2,4-DCP复合高效菌的强化CAS系统,其对目标污染物的降解能力及抗负荷冲击能力得到显著提高.当系统受到间歇性2,4-DCP负荷冲击[110.37～171.60 mg/(L·d)]时,对于单次投菌后前30日内发生的间歇性负荷冲击,强化系统有效保持了对目标污染物的强化效果;在无2,4-DCP存在的情况下连续运行70d,当系统再次受到2,4-DCP负荷冲击时,强化系统的强化效果与前几次相比已明显下降,不能够快速有效去除污染物并维持系统稳定,因此有必要再次投加高效菌.     

冲击谱中过试验和欠试验的控制

冲击谱是冲击试验中较为常用的方法,可以较为科学地模拟产品所经历的冲击环境.但如果加速度时间历程曲线与实际相差很大时,也存在过试验或欠试验的可能.提出了冲击谱中的一些限制性要求,通过对部分参数的控制及优化,使其与加速度时间历程曲线相接近,可以避免过试验或欠试验.