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韧性金属圆环高速膨胀碎裂过程的有限元模拟 被引量：17
1
作者 陈磊 周风华 汤铁钢 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期861-870,共10页
用数值方法模拟了韧性金属圆环的自由膨胀碎裂过程.采用Johnson-Cook热黏塑性本构模型描述材料的动态变形和热软化特性,采用包含内聚力失稳断裂准则的Johnson-Cook型损伤断裂模型描述材料的破坏和分离过程,采用结合单元消去技术的A.BAQU... 用数值方法模拟了韧性金属圆环的自由膨胀碎裂过程.采用Johnson-Cook热黏塑性本构模型描述材料的动态变形和热软化特性,采用包含内聚力失稳断裂准则的Johnson-Cook型损伤断裂模型描述材料的破坏和分离过程,采用结合单元消去技术的A.BAQUS/Explicit程序进行分析.在特定膨胀速度下对多个圆环进行碎裂数值实验,获得碎片样本集合.研究证实,Grady-Kipp基于塑性卸载波传播机制的韧性碎片尺寸公式可以较好地预测碎片的平均长度.模拟再现了圆环碎裂过程中塑性卸载波的传播,揭示了Grady-Kipp公式合理性的物理基础. 展开更多
关键词 韧性金属 膨胀环实验 碎裂 碎片尺寸 Grady—Kipp公式
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石英玻璃圆环高速膨胀碎裂过程的离散元模拟 被引量：14
2
作者 熊迅 李天密 +3 位作者 马棋棋 方继松 郑宇轩 周风华 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期622-632,共11页
采用离散元算法模拟了石英玻璃圆环受到外加动态载荷时的力学行为.首先基于flat-jointed粘结模型,通过标准的单轴拉压、三点弯曲等数值实验来标定了石英玻璃的微观参数.在此模型基础上,数值模拟再现了石英玻璃圆环在不同应变率下的膨胀... 采用离散元算法模拟了石英玻璃圆环受到外加动态载荷时的力学行为.首先基于flat-jointed粘结模型,通过标准的单轴拉压、三点弯曲等数值实验来标定了石英玻璃的微观参数.在此模型基础上,数值模拟再现了石英玻璃圆环在不同应变率下的膨胀碎裂过程.为定量分析数值模拟结果,需要准确确定圆环的碎裂发生时刻.模拟发现:伴随着石英玻璃圆环的断裂,圆环外表面粒子径向膨胀速度的时程曲线会发生突然升高然后下降的跳动;详细分析表明,这种跳动源自周向的脆性断裂诱发的卸载波(周向拉伸应力急剧下降)以及伴随而来的泊松膨胀,这种径向速度跳动现象为实验中检测脆性断裂发生时刻提供了可能.进一步的数值研究表明:(1)石英玻璃圆环的断裂应变随着应变率的提高而增大,与韧性金属材料的膨胀环实验结果一致;(2)石英玻璃圆环的碎片平均质量随着应变率的增大而减小;(3)数值计算获得的碎片平均尺寸与已有的理论和实验结果比较吻合.利用液压膨胀环实验装置对石英玻璃圆环进行了验证性实验,回收得到的碎片形貌及碎片个数与数值模拟的结果基本一致. 展开更多
关键词 离散元 石英玻璃 膨胀环实验 碎裂 碎片尺寸
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PMMA膨胀环动态拉伸碎裂实验研究 被引量：7
3
作者 李天密 张佳 +3 位作者 方继松 刘丽芝 郑宇轩 周风华 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期820-827,共8页
在强动载作用下,脆性材料的碎裂问题是一个重要的研究课题,而脆性材料在冲击拉伸载荷下的力学行为的实验研究相对较匮乏.提出了一种动态拉伸断(碎)裂的液压膨胀环实验技术,可用于准脆性/脆性材料的动态拉伸.利用该技术对有机玻璃(PMMA)... 在强动载作用下,脆性材料的碎裂问题是一个重要的研究课题,而脆性材料在冲击拉伸载荷下的力学行为的实验研究相对较匮乏.提出了一种动态拉伸断(碎)裂的液压膨胀环实验技术,可用于准脆性/脆性材料的动态拉伸.利用该技术对有机玻璃(PMMA)圆环试件进行了不同膨胀速度下的动态碎裂实验研究.从回收碎片的断口形貌和碎片内部残余裂纹观察可知试件的破碎由环向拉伸应力造成,碎片断口处发出的稀疏波会将周围的拉伸应力卸载,从而抑制其他裂纹的进一步发展.利用超高速相机记录了试件的膨胀碎裂过程,利用DISAR激光速度干涉仪获得了试件外表面粒子的径向膨胀速度历史,通过试件上的应变片获得了试件的应变历史和断裂应变.实验结果表明:在拉伸应变率150～500 s^(-1)范围,材料的动态断裂应变低于准静态加载下的断裂应变,体现出"动脆"现象;随着加载应变率的提高,PMMA材料的碎片尺寸减小;无量纲化的PMMA圆环的平均碎片尺寸介于韧性碎裂模型和脆性碎裂模型的预测数值之间,反映出材料的准脆性特性. 展开更多
关键词 有机玻璃 液压膨胀环实验 高应变率拉伸 碎片尺寸 脆性破碎
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爆炸丝起爆系统研制 被引量：1
4
作者 张振涛 汤铁钢 +4 位作者 王健 温上捷 蒲国红 郭昭亮 梁川 《高能量密度物理》 2013年第1期35-40,共6页
为实现低密度粉末炸药的线同步起爆，研制了一种爆炸丝线起爆系统。储能装置采用3个低感电容并联，总容量为12μF；直流高压电源输出电压和电流可根据需要进行调节和预置；球隙开关为场畸变充气开关，单次工作电压和电流可分别达到200kV... 为实现低密度粉末炸药的线同步起爆，研制了一种爆炸丝线起爆系统。储能装置采用3个低感电容并联，总容量为12μF；直流高压电源输出电压和电流可根据需要进行调节和预置；球隙开关为场畸变充气开关，单次工作电压和电流可分别达到200kV和100kA；采用低幅度的单次脉冲和高变比的高压脉冲变压器进行触发，触发脉冲幅度可达40kV以上；采用高速分幅相机拍摄爆炸丝爆炸过程图像，观测结果表明爆炸丝膨胀过程的同步性较好。 展开更多
关键词 爆炸丝 线起爆 场畸变开关 爆炸膨胀环实验
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