摘要：采用多介质流体高精度欧拉并行计算程序HVL-MFPPM,对Sandia实验室和中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室进行的两个超高速发射实验装置进行数值模拟,前者给出的二级飞片前界面速度历史与VISAR实验测试和HVL-CTH程序计算结果一致,后者给出二级飞片稳定时的速度和飞行姿态与实验测试结果吻合,同时还给出了128个和216个CPU计算的界面形状。为进一步获得更高二级飞片速度的实验装置设计提供了理论和数值分析基础。

摘要：复合折射透镜(CRL)具有结构紧凑、焦距可调、准直方便等优点,是硬X射线自由电子激光(XFEL)光束聚焦的关键元件。目前,低能段X射线光束聚焦最常使用的金属铍(Be)材料CRL,由于抗热载性能差、力学强度低、散射严重等原因,不满足高能段X射线光束聚焦的实际应用需求。针对该问题,选择抗热载性能强、力学强度高、散射不严重的碳化硅(SiC)晶体材料作为基底,开展了抛物柱孔型SiC CRL的几何结构设计、飞秒激光加工、聚焦性能检测等三个方面的工作。研究结果表明:(1)在加工效率方面,高重复频率飞秒激光可实现抛物柱孔型SiC CRL的高效加工,由9个透镜单元组成的SiC CRL的加工耗时少于10 h;(2)在聚焦性能方面,利用高重复频率飞秒激光加工的抛物柱孔型SiC CRL,可将尺寸为170μm×55μm、能量为12 keV的硬X射线光束聚焦为170μm×10μm大小。

摘要：在材料物性研究中,压力和温度是两个基础的物理量,国内磁驱动加载装置具有压力调节能力,暂不具备样品降温控制技术,针对这一现状设计了一套配合磁驱动加载装置负载区的样品初始降温系统,结合设计的电极板结构和测试探针工装,使负载区电极板与样品、样品与探针固定于设定位置;通过往电极板和探针工装形成的密闭气室内注入压缩低温液氮达到对样品降温的目的;通过真空泵,抽出电极板和探针工装形成的密闭气室内的空气,避免测速探针由于低温凝结空气中的水汽而无法工作。基于该系统开展了低温下铋的斜波压缩实验,获得了−80℃初始温度下铋的动力学响应数据,验证了降温系统的可靠性。

摘要：为钝感高能炸药安全性设计和应用提供理论依据和物理基础,深入开展钝感熔铸含铝炸药冲击起爆特性实验研究。建立蓝宝石飞片平面撞击加载炸药一维拉格朗日分析组合式电磁粒子速度计实验测试系统,测量2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基熔铸含铝炸药冲击起爆爆轰成长过程中不同拉格朗日位置的粒子速度-时间变化曲线,获得飞片撞击速度和固相炸药颗粒度等变化对其冲击起爆爆轰成长的影响规律,并确定了该熔铸含铝炸药的冲击Hugoniot关系(D=2.439+2.137u,D为冲击波传播速度,u为粒子速度)和未反应炸药状态方程参数。结果表明:DNAN基熔铸含铝炸药冲击起爆爆轰成长过程的典型粒子速度曲线呈驼峰状,冲击波阵面波后粒子速度明显上升并加速追赶前导波阵面,冲击起爆过程整体表现为加速反应特征;在该装药颗粒度级配范围和加载压力下,加载压力越高或固相炸药颗粒度越小,炸药冲击起爆爆轰成长越快,越早转为爆轰。

摘要：采用一维弹塑性流体动力学计算方法,通过对LLNL(Lawrence Livermore National Laboratory)Mg-Cu体系密度梯度飞片冲击加载-准等熵加载实验过程数值计算和比较,验证了流体动力学计算方法、不同材料体系混合模型以及计算程序的正确性和实用性。考虑到在飞片材料制备中,单层厚度最小值为0.2 mm和Mg-W最大阻抗混合质量分数的致密条件限制,开展了对新的Mg-W体系密度梯度飞片实现冲击加载-准等熵加载过程计算设计,给出了满足加载要求的飞片结构特征;从计算给出的粒子速度波剖面可见,密度梯度飞片波阻抗分布对加载过程和加载强度非常敏感,通过精心设计准连续型变阻抗的梯度飞片,可以进行不同复杂加/卸载过程的物理模型设计和实验研究。

摘要：为表征受约束装药非冲击点火后的反应演化行为,建立了燃烧裂纹网络反应演化理论模型。该模型量化了反应烈度,通过与实验结果对比验证了模型的适应性。结果表明:壳体约束越强,高温产物气体自增强燃烧越迅速,装药反应越剧烈,壳体破坏时装药反应度越大;装药结构尺寸越大,炸药反应初期高温产物气体流动和表面燃烧导致裂纹增压扩展过程的时间越长,但后期反应越剧烈,壳体破坏时装药反应度越大;点火阈值压力对装药最终的反应烈度影响不明显。炸药燃烧裂纹网络反应演化模型可较好地反映炸药本征燃烧速率、约束强度、装药结构尺寸等对反应演化的影响规律,为弹药在意外刺激下的安全性设计和烈度量化评估提供了理论基础。

摘要：利用爆炸膨胀环实验数据修正了无氧铜的J-C本构模型参数,计算获得的速度历史与实验测试结果吻合。通过数值模拟研究了膨胀环宽度对速度历史、应力状态的影响,发现:对厚度1mm的膨胀环,加载速度峰值随着膨胀环宽度的增加而增加,当宽度超过8mm后速度峰值不再变化;膨胀环宽度不超过2mm时,能较好满足1维应力状态的假定。膨胀环的应力状态在一定范围内具有明显的尺寸效应,可为爆炸膨胀环的试样尺寸设计提供参考。

摘要：为了实现RLPG的液体发射药自动加注,设计了其电液定量伺服加注系统。通过控制阀控定量缸中活塞位移实时调整无杆腔中发射药量,实际应用过程中,定量过程与复位过程、火炮发射过程无冲,可并行工作。针对电液伺服系统模型不确定性、非线性的特点,建立了其状态空间模型。为了改善滑模变结构控制的抖振现象,设计了该系统的模糊滑模变结构控制器。搭建了AMESim/Simulink联合仿真平台,在不同装药量下对系统进行仿真分析,结果表明,定量过程所需时间比RLPG发射时间与变装药活塞复位时间之和小得多,加注0.6283 L液体发射药共需0.95 s;随着装药量增加,系统定量精度有所下降,但均保持在99.85%以上。

摘要：针对反无人机蜂群作战的需求,利用多级拨弹轮拨弹时能实现储弹的特点,设计了一种可以显著提高高炮射速的无链供弹箱。分析了不同齿数拨弹轮以及供弹路径对弹箱容量的影响,发现四齿拨弹轮与折叠排列方式能提高弹箱容量。对弹箱建立了多体动力学仿真模型,分析弹箱在不同供弹速度下的动态特性。分析表明,炮弹在供弹过程中运动平稳,且1号弹受力最大,8号、10号~12号轴受力较大,可为后续的优化设计与故障检测参考。

摘要：微孔洞显著地影响着脆性材料的冲击响应,理解其介观演化机制和宏观响应规律将使微孔洞有利于而无害于脆性材料的工程应用.通过建立能够准确表现材料弹性性质和断裂演化的格点-弹簧模型,本文揭示了孔洞的演化对于脆性材料的影响.冲击下孔洞导致的塌缩变形和从孔洞发射的剪切裂纹所导致的滑移变形产生了显著的应力松弛,并调制了冲击波的传播.在多孔脆性材料中,冲击波逐渐展宽为弹性波和变形波.变形波在宏观上类似于延性金属材料的塑性波,在介观上对应于塌缩变形和滑移变形过程.样品中的气孔率决定了脆性材料的弹性极限,气孔率和冲击应力共同影响着变形波的传播速度和冲击终态的应力幅值.含微孔洞脆性材料在冲击波复杂加载实验、功能材料失效的预防、建筑物防护等方面具有潜在的应用价值.所获得的冲击响应规律有助于针对特定应用优化设计脆性材料的冲击响应和动态力学性能.