考虑压缩空气边界的爆炸箔起爆器飞片运动模型

为了研究爆炸箔起爆器中的飞片运动规律,对爆炸桥箔蒸气驱动飞片的过程机理进行了研究。在假设爆炸箔电爆炸后形成的蒸气均匀膨胀以及飞片进行一维刚体运动的基础上,考虑桥箔蒸气内部的压力梯度,引入了压缩空气边界条件,进行飞片运动速度的计算,得到特定发火电路中以桥箔长度、桥箔厚度、飞片厚度以及发火电压为自变量的飞片运动速度模型。根据实测飞片速度的PDV(光子多普勒测速仪)测试结果,引入能量利用率对飞片运动速度曲线进行修正,并且拟合得到了能量利用率关于上述4种自变量的经验公式。结果表明：电爆炸推动飞片运动过程中,能量利用率与桥箔厚度和飞片厚度正相关,而与桥箔长度和发火电压负相关;初期,桥箔蒸气内部具有明显的压力梯度,最大压力可达10 GPa数量级;压缩空气段长度随着时间由0逐渐增大;在桥箔长度与加速膛厚度之比为0.4¹.2、桥箔厚度与加速膛厚度之比为0.002⁰.010、飞片厚度与加速膛厚度之比为0.025⁰.160的范围内,减小桥箔长度、桥箔厚度以及飞片厚度对提高加速膛出口飞片速度、降低爆炸箔起爆器的发火能量具有积极的作用。     

飞片雷管与工业雷管的输出能量比较

飞片雷管和工业雷管的起爆方式及装药结构不同，必然会导致起爆能力的差异。以铅板穿孔，起爆钝感炸药及水下爆炸能量测试等试验，测量飞片雷管和工业雷管的起爆能量，比较结果得出：飞片雷管比工业雷管的起爆能力大。     

一种基于PDV的近场冲击波高压测量技术

对于空中爆炸而言,其爆炸近区呈现高温、高压、多干扰源特征且多存在破片、射流、爆轰产物气体、次生飞片等毁伤源,常用的电测原理传感器在爆炸冲击波各参数的精确测量方面具有很大难度。通过研究爆炸流场中飞片周围压力场,分析诱导冲击波等因素影响,利用飞片速度与所受冲击波压力的数学关系,得到一初步的飞片前方压力计算公式。在理论分析基础上,利用光子多普勒速度测量技术(PDV),设计出可获得空中爆炸近场压力时程的飞片式PDV压力传感器,主要包括飞片、飞片支撑机构、定位圆筒和PDV探头4部分,并对所获结果数据从数据处理、有效时间和实际意义等方面进行分析。这一光测技术是弹药爆炸高压威力场测量的一种积极尝试。     

TiO2-Al含能复合薄膜激光烧蚀特性研究

利用真空磁控溅射技术制备了不同调制周期的TiO_2-Al复合薄膜和TiO_2-Al-Al_2O_3-Al复合飞片,通过SEM对各层薄膜的厚度、界面成分、薄膜均匀性和致密性进行相应表征;利用光子多普勒测速系统(PDV)测量飞片速度,得出飞片速度与激光脉冲能量的关系;运用原子发射光谱法研究了TiO_2-Al复合薄膜调制周期对激光诱导TiO_2-Al复合薄膜等离子体特性的影响。研究结果表明:复合薄膜不同材料膜层分界面清晰可见,具有明显的层状结构;飞片速度随激光能量的增加先上升后降低,调制周期小的飞片速度高于调制周期大的飞片;对应的等离子体电子温度规律类似;在一定能量范围内,反应性复合薄膜在激光辐照下对飞片的速度特性有较为显著的增强作用。该结果对提高激光驱动飞片能量耦合率有重要意义。     

水下爆炸条件下近药包表面能量测试技术研究

为测量水下爆炸条件下近药包表面的能量,提出基于预制飞片圆筒的水下爆炸条件下近药包表面能量测试技术。首先,采用AUTODYN软件,对水下爆炸条件下自由场和作用在飞片上的能流密度进行数值计算,通过对比两者随爆距的变化规律,对预制飞片圆筒间接获取近药包表面能量的可行性进行论证。然后,采用激光位移传感器和探针测量爆炸后的飞片速度,进而将飞片的动能除以面积计算得到作用在飞片上的能流密度。将能流密度的测试值与计算值进行对比,两者基本一致,表明采用预制飞片圆筒来测量水下爆炸条件下近药包表面的能量是可行的,同时验证飞片速度测量系统的有效性,为近药包表面载荷特性的理论研究和试验测试提供技术基础。     

量纲分析法估算飞片最终速度

文章应用量纲分析的方法,拟合已有的实验数据,得到了炸药驱动飞片一维运动的最终速度公式。对该公式进一步分析,炸药飞片速度随着爆轰速度增加而增加,随着爆轰产物多方指数的增加而减少,随着炸药与钢飞片质量比的增加而增加,且存在一个最优的比值,使其炸药能量利用率最高。该公式与实验测试结果偏差不超过5％。     

一种基于激光驱动的飞片动能利用效率计算方法

努力提高飞片动能利用效率对于减小激光起爆系统装置体积、重量,实现系统小型化具有直接现实意义.本文根据激光诱导爆轰波(LSDW)理论,分析激光与飞片作用产生爆轰波压力的时间和空间分布情况,推导激光驱动飞片动能利用效率的数学表达式.以铝飞片为例,重点分析了激光参数(功率密度、脉宽、焦斑直径)和飞片结构参数(厚度、直径)对飞片动能利用效率的影响.计算结果表明:飞片动能利用效率与激光的脉宽和飞片直径成正比关系,而与聚焦光斑、功率密度以及飞片的厚度成反比关系.     

飞片雷管激发药的燃烧性能?

PETN、RDX和造粒RDX可作为飞片雷管激发药。为了研究这3种激发药的燃烧性能,制备了不同配比的造粒RDX,并采用50 m L密闭爆发器测试了3种激发药定容条件下的燃烧速度和峰值压力。结果表明:相同点火条件下,PETN的燃烧速度大于RDX;相同质量的RDX燃烧产生的峰值压力大于PETN;随着KClO_4质量分数的增加,造粒RDX的燃烧速度和峰值压力均呈现先增大后减小的趋势;当KClO_4质量分数为30%-40%时,造粒RDX燃烧性能最佳。     

加速膛孔径对冲击片换能元换能特性的影响

加速膛在冲击片换能元中起着剪切飞片和提供飞片加速通道的功能,其孔径对飞片速度形态有重要的影响。本文中,研究不同加速膛孔径对冲击片换能元在不同回路参数条件下的爆发电流和飞片速度的影响规律,并且与数值模拟计算结果进行对比。结果表明,在相同的短路电流峰值和桥箔条件下,加速膛孔径对桥箔的爆发电流没有明显影响,但是对飞片速度有较大影响。加速膛孔径增加,飞片面积增加,飞片速度相应减小;但是飞片面积存在着一个最大值S_max,当加速膛孔的面积大于S_max时,飞片的面积会保持为一定值,不再随着加速膛孔径的增加而变化,此时加速膛失去剪切飞片的功能,只是保留了提供飞片加速通道的功能,从而导致飞片速度不再发生变化。对于文中的起爆回路和桥区尺寸为0.3 mm×0.3 mm×0.005 mm的铜桥箔来讲,可以近似认为S_max=0.3²πmm²,对应的加速膛孔径约为0.60 mm。研究结果为加速膛的孔径设计范围提供依据。     

飞片厚度对冲击波压力峰值衰减特性的影响分析

针对现有研究没有考虑飞片厚度对冲击波压力峰值衰减特性影响的问题,采用数值仿真的方法,通过建立不同厚度的飞片撞击无氧铜靶板的仿真模型,比较飞片与靶板撞击面脉冲宽度的仿真值和理论计算值,验证了数值仿真模型和仿真结果的可信度。采用最小二乘法对仿真数据进行处理,建立了飞片厚度与冲击波压力峰值指数衰减模型衰减系数之间的定量数学关系式,结果表明飞片厚度对冲击波压力峰值衰减特性的影响比较明显,飞片厚度与衰减系数近似成线性关系,飞片厚度越小,衰减系数越大,冲击波压力峰值的衰减速率越快,为相关实验设计与分析提供了理论参考。     

双层爆炸复合中覆板最小可焊厚度的分析

为了研究双层爆炸焊接中覆板的最小可焊厚度,分析了爆炸焊接对于炸药布药量的要求,提出了一种利用爆炸焊接的碰撞速度下限与覆板的一维平板运动公式计算爆炸焊接中覆板最小可焊厚度的方法,并采用爆炸焊接中常用的3种炸药,分别对不锈钢-钢、铝-钢、钛-钢、铜-钢的爆炸焊接最小可焊厚度进行计算,计算得出4种覆板的最小可焊厚度分别在1.5、2.5、2.0、1.5 mm左右。同时指出在进行小厚度覆板的爆炸焊接时,由于密度更低的炸药爆轰压力也更低,可以更好地适用于小厚度覆板的爆炸焊接。     

音叉式AFM探针针尖与表面接近特性的研究

原子力显微镜（AFM）对样品进行测量时,探针针尖与样品表面接近过程中的微观作用力探测是实现样品形貌准确测量的基础。本文基于音叉式探针的特性建立探针针尖与样品表面接近过程中的动力学方程,并利用simulink软件模拟了上述过程中探针悬臂振幅响应情况。自主搭建了基于音叉探针的接近曲线检测装置,编写位移系统控制程序和锁相放大器数据采集程序,在调幅模式下获得探针在不同激励电压下的接近曲线,其形式与仿真相符。研究结果将为音叉式原子力显微系统的搭建及优化反馈控制的设计提供扫描基准参考。     

SUS304不锈钢/Q345R碳钢爆炸焊接工艺参数研究

针对实际生产中在爆炸焊接窗口内取值时因为所取参数不同而导致生产的复合板结合强度差异较大这一现状,通过对SUS304不锈钢／Q345R碳钢爆炸焊接窗口内不同工艺条件得到的复合板进行剪切强度测试及金相分析,得到界面结合强度与界面波形的关系以及两者随工艺参数的变化规律,找到窗口内最佳的工艺参数,以提高爆炸焊接复合板质量以及生产效益。研究表明：界面波形的波长和振幅随着装药量的增加而增大,随基复板间距的增加先增大后减小。爆炸焊接窗口内最佳工艺参数取值范围与复板厚度有关。复板为薄板（3mm）时,取得最佳结合强度时界面波形波长为1250μm左右,振幅为200μm左右,对应的最佳装药质量比为1．02,基复板间距为8mm,取值比理论最佳值偏高;复板为厚板（6mm）时,取得最佳结合强度时界面波形波长为900岫,左右,振幅为100μm左右,对应的最佳装药质量比为0．45,基复板间距为14mm,取值靠近下限。当界面波长与振幅相同时,复板为薄板的结合强度要高于厚板。     

Correlation Between Numerical Finite Element Simulation and Experiments for Explosive Cladding of Nickel Base Super Alloy on Hot Tool Steel

Abstract: Experimental tests were carried out to explosively clad solution‐annealed Inconel 718 super alloy on quench‐tempered AISI H13 hot tool steel. The tests were performed using various stand‐off distances and explosive–to‐flyer plate mass ratios. Various interface geometries were obtained from these experiments. All the experiments were simulated using ABAQUS version 6.9 finite element software. The Williamsburg equation of state and Johnson–Cook constitutive equation with its corresponding failure equation were used to model the behaviour of explosive and plates, respectively. The experimental results showed that the shape of interface fell roughly into three classes, wavy or wavy with some vortex shedding or smooth‐wavy. Various interface morphologies were achieved by changing the stand‐off distances and explosive–to‐flyer plate mass ratios because of change of impact velocity and dynamic collision angle. Numerical results showed that high localised plastic deformation was produced at the bond interface. Equivalent plastic strain and shear stress could be criteria for transition of interface morphology. Welding window of alloys was also developed.     

飞片雷管中飞片起爆冲能的分析

文章分析了飞片雷管中飞片起爆炸药的传爆过程，建立了飞片与炸药碰撞产生冲能的理论模型，通过计算，较全面地分析了飞片在炸药中激起冲能的影响因素，指出了提高冲能的技术途径。     

简易飞片无起爆药雷管研究

文中介绍了简易飞片无起爆药雷管的设计原理和主要性能，叙述了飞片发生装置的结构和功能，得出用“飞片”和敏化黑索今可取代起爆药的结论。     

鸟撞45#钢平板动响应试验研究

采用动态数据采集系统,对45#钢平板在不同撞击速度下的鸟撞动响应全过程进行了详细研究,得到了撞击过程中平板上三个点位移和四个点的应变、撞击方向4个支反力等物理量随时间变化历程,同时利用高速摄像系统记录了鸟撞过程中鸟体及平板动态变形的全过程。对重复试验的结果进行比较,二者良好的一致性表明试验结果的可靠性,在此基础上分析了平板动响应及鸟体破碎随撞击速度的变化规律。发现,位移及撞击支反力峰值随撞击速度的提高而线性增大;撞击速度越高,鸟体的流体特性越明显,表明高速撞击数值模拟中鸟体应采用描述流体行为的本构模型。该试验结果对建立合理的鸟体本构模型及验证鸟撞有限元计算方法具有重要意义。