基于霍普金森压杆的RDX基含铝炸药装药双脉冲加载实验

基于分离式霍普金森压杆实验装置,采用夹心弹结构对周向约束条件下某RDX基含铝炸药装药进行了双脉冲加载,获得了炸药装药的动态力学参数,结合电镜扫描(SEM)图像探讨了双脉冲加载时的微观损伤模式。结果表明,试样的轴向应力-应变曲线出现两次加载峰,第二次加载时的应变率较第一次低,但应力峰值较第一次大,在实验加载应变率范围内(1 000~1 500s~(-1)),两次峰值均随应变率增加而增大;第一次加载应变率较低时(1 000s~(-1)),装药损伤模式基本为晶体裂纹及晶体与黏结剂的脱粘;随着应变率的增加,晶体裂纹扩展成裂缝,并出现小范围的晶体破碎;应变率超过1 200s~(-1)后,在破碎的晶体附近出现大范围的细小晶体,同时伴有黏结剂断裂,此类无包覆的晶体相互作用,使感度提高。     

一种固体推进剂药柱结构完整性的快速评估方法

为了实现固体推进剂药柱结构完整性的快速评估,首先从推进药柱的动态模量入手,建立了一种动态载荷作用下药柱等效模量快速实时评估方法;然后提出了温度应变系数和压力应变系数的概念,建立了动态载荷工况下药柱等效应变和等效应力的计算模型,可得到药柱内部危险位置在各个时刻的等效应变、等效应力的变化情况;并与基于线黏弹性理论的有限元模拟计算结果进行了对比。结果表明,两种计算方法得到的3种固化降温曲线下,药柱危险位置的等效应变和等效应力的最大差值分别为4.60%、4.74%;3种点火增压曲线下药柱危险位置的等效应变和等效应力的最大差值分别为1.93%和1.23%;且该评估方法计算所需时间大大减少,可用于固体推进剂药柱结构完整性的快速评估。     

受冻融混凝土动态抗压特性试验研究

通过对受冻融混凝土试件进行单轴动态抗压试验,分析了冻融次数(0、25、50和75次)及应变速率(10-5 s-1、10-4 s-1和10-3 s-1)对混凝土抗压强度、峰值应变和应力-应变曲线的影响.结果表明:不同应变速率下受冻融混凝土的破坏特点有所差异,随着应变率的提高,试件断面更加平整,有较多粗骨料发生破坏;相同冻融次数下,随着应变率的增大,抗压强度明显增加,而峰值应变减小,应力-应变全曲线的峰值点呈前移和上升的趋势,曲线上升段斜率逐渐增大且长度也随之增大,下降段越为陡峭,表现明显的脆性特点;相同应变率下,随着冻融次数的增加,抗压强度均有所降低,而峰值应变逐渐增大,应力-应变全曲线的峰值点表现为明显下降和后移的趋势,其曲线下包面积减小,吸收能量的能力变差;通过对试验结果分析,建立了考虑应变率影响的受冻混凝土受压应力-应变曲线方程.     

熔融沉积PLA材料动态力学行为及本构模型研究

为分析低、高应变率下增材制造熔融沉积材料聚乳酸（PLA）的静、动态力学性能，利用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆（SHPB）实验装置分别对3种打印速度（40、80、120 mm/s）的PLA材料进行加载应变率为0.000 5、1 000、1 500、2 000 s^-1的静、动态力学性能测试，并观测了试样表面微观形貌。结果表明，PLA材料的弹性模量、屈服应力随应变率的增加而显著增加；微观形貌分析发现，打印速度为80 mm/s的材料缺陷较少，相同应变率下，该打印速度材料的弹性模量和屈服应力明显高于40 mm/s和120 mm/s 2种打印速度材料；静态载荷下，PLA材料会出现明显的弹性和塑性阶段，且塑性段呈现出了应变软化现象；动态载荷下，PLA材料具有显著的黏弹性特征，选取朱-王-唐（ZWT）模型建立了材料的黏弹性本构，该本构模型拟合曲线与实验曲线吻合较好。     

夹层玻璃等效厚度及抗弯性能研究

采用负压加载的方法,研究了在均布载荷下夹层玻璃板等效厚度和挠度随中间层胶片厚度变化的规律,夹层玻璃结构为两片1000mm×1000 mm厚度5 mm的单片玻璃,中间层为一定厚度的胶片.测试结果表明,随着中间层胶片厚度从0.38 mm增加到1.52 mm,夹层玻璃板的等效厚度从9.03 mm降低到7.93 mm;随着均布载荷从1kPa增加到4 kPa,夹层玻璃板的最大挠度呈线性增加;根据4 kPa时夹层玻璃最大挠度计算出夹层玻璃等效厚度,并与利用标准JGJ102-2003和prEN13474中公式计算的夹层玻璃板等效厚度进行了对比,结果表明JGJ102-2003标准中计算夹层玻璃等效厚度比实测值低23%.     

炸药装药在不同应变率响应条件下的安全性研究进展

综述了不同应变率响应条件下炸药装药安全性最新研究进展。通过对炸药装药应用中常用的应变率范围为1~106 s-1的大型落锤实验技术、分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术、一级轻气炮实验技术等进行了评述。分析了不同应变率响应条件下炸药装药安全性实验中存在的问题。根据炸药装药安全性研究的趋势,认为应加强中高应变率响应实验技术的发展,重点完善落锤-霍普金森压杆实验系统的理论及试验体系,提高一级轻气炮实验技术的可控性及重复性。附参考文献61篇。     

塑料土工格栅长期蠕变行为的预测

建立塑料土工格栅蠕变性能测试室,测试了格栅试样的蠕变应变随时间的变化情况。测试在一定温度、湿度条件下进行,并对各试样加载了不同的载荷。从得到的时间-应变关系图中发现,当载荷水平较低时,蠕变发展缓慢;载荷水平较高时,蠕变发展较快且应变较大,并在测试周期内发生断裂。采用时间-温度等效和时间-应力等效相结合的叠加方法,预测了格栅的长期蠕变行为。根据叠加结果得出,格栅在温度为15℃、载荷水平为20％的使用环境下,使用寿命可达100a以上。测试的格栅试样在低于20％载荷水平下使用是安全的,而当载荷水平高于40%时,很可能在短时间内发生断裂。     

两种密度DNTF装药的驱动性能及其产物状态方程

为研究装药密度对3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)驱动性能的影响,采用不同的凝固工艺制备了两种密度的DNTF装药试样,并开展了Φ25mm圆筒试验,获得了圆筒壁膨胀位移与时间的关系,计算了爆轰产物在特定相对比容下的比动能及装药的格尼系数,并依据圆筒试验数据拟合了两种装药密度下DNTF爆炸产物的JWL状态方程。结果表明,常温常压凝固工艺条件下,DNTF装药密度仅为1.58g/cm³;在80℃、0.6MPa工艺条件下,装药密度升至1.80g/cm³,较常温常压下提高了13.9%;在装药密度为1.58g/cm³下,DNTF的格尼系数为2.97mm/μs,爆轰产物相对比容为7.0时的比动能为1.471kJ/g;在装药密度为1.80g/cm³下,DNTF的格尼系数增至3.03mm/μs,爆轰产物比动能增至1.716kJ/g,分别较常温常压下提高了2%和16.7%。表明DNTF装药密度的提升不仅能够显著提升单位体积装药的驱动性能,也有利于单位质量装药驱动性能的进一步增强。     

聚硅氧烷侧链高分子液晶电流变液体的性能研究

研究聚硅氧烷侧链高分子液晶配制成电流变液体的电流变效应 ,以获得高性能的电流变液体 ,应用德国RV2 0电流变仪测试性能。结果表明 ,该电流变液体 5 2℃ ,电场强度由零增至DC 2 0 0 0V/mm ,剪切速率为 30 0s-1时 ,剪切应力由 2 0 0Pa增至 5 4 0 0Pa ,表观黏度由 2 0 0mPa·s增至 10 0 0 0mPa·s;剪切速率为 4 0 0s-1时 ,剪切应力由 2 0 0Pa增至 6 30 0Pa,表观黏度由 2 0 0 0mPa·s增至 76 0 0mPa·s ;剪切速率为 5 0 0s-1时 ,剪切应力由 2 75Pa增至 6 80 0Pa,表观黏度由5 0 0mPa·s增至 90 0 0mPa·s。 77℃时 ,同样条件下 ,剪切速率为 5 0 0s-1时 ,剪切应力达 80 0 0Pa,具有更高的剪切应力 ,说明温度适应性较强。     

钢丝缠绕增强塑料复合管外压失稳试验研究

为获取钢丝缠绕增强塑料复合管(PSP)的失稳特性,同时为相关国家标准的制订提供基础数据和参考,进行了一系列试验研究。通过设计专用的外液压试验装置和真空试验装置,分别进行了瞬时失稳和蠕变失稳试验,获取PSP 的瞬时临界失稳压力,验证提高其瞬时临界失稳压力的方法,得到 PSP 在不同压力载荷作用下不圆度-时间、载荷-临界失稳时间关系曲线。结果表明,与同直径、同壁厚的高密度聚乙烯管相比,公称直径为250 mm、钢丝直径为1.2 mm、钢丝根数为200根的 PSP 临界失稳压力提高了33.3%;公称压力为1.6 MPa 的 PSP,当管径由160 mm 增至226 mm 时,其瞬时临界失稳压力由0.62 MPa 迅速降至0.34 SPa,而当管径继续增至402.3 mm 时,其瞬时临界失稳压力变化缓慢,仅由0.34 MPa 降至0.25 MPa;PSP 失稳呈现出时间相关特性,在低于瞬时临界失稳压力的外压载荷作用下,经过一段时间可能发生失稳,其耐压时间随载荷的增大而缩短。     

稻壳基活性炭电极材料制备及其电化学性能研究

以稻壳为原料,氢氧化钠为活化剂,制备活性炭.进一步将该活性炭作为电极材料,以氢氧化钾溶液为电解液,组装超级电容器.采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附(BET)、扫描电镜(SEM)等手段,分析了不同活化温度对活性炭的比表面积及孔结构的影响,并利用恒流充放电、循环伏安等方法研究了电容器的电化学性能.结果表明:800 ℃活化下活性炭的比表面积最佳,为2760 m2/g,孔结构发达.此条件下,在6 mol/L的KOH电解液中,活性炭电容器比电容达267.2 F/g,等效内阻仅2.2 Ω,倍率性能好.经过5000次循环后,其电容保持率仍有83.7%,表明该稻壳基活性炭电极具有优异的充放电可逆性和循环稳定性.     

UHMWPE纤维缠绕铝内衬复合材料气瓶爆破压力预测

本文利用有限元强大的后处理功能,在复合材料气瓶的有限元模型上选取一条路径,使其能够代表复合材料气瓶模型上的所有点,然后在同一载荷下观察这一路径上的点的应变曲线,观察曲线规律,从中选取三个点做出载荷-应变曲线,找出最大应变点。然后做出环向纤维缠绕复合材料层的这个点在不同载荷下的载荷-应变曲线,根据最大应变准则,预测UHMWPE纤维缠绕复合材料气瓶的爆破压力。     

Analysis of a Fuel Cell System by a Step Response

A simple method for analysing a fuel cell system using the voltage response to a step change in load resistance is presented in this work. With the modified Randles model, where two resistors and two capacitors are implemented for the Warburg impedance, the response curve is fitted with three exponential curves. Six independent equations corresponding to six parameters of the model can be obtained from the fitted values, and they are solved under two specific assumptions for the initial state. The parameters are the charge double layer capacitance, the charge transfer resistance, a resistor–capacitor pair related to gas diffusion and another pair related to water diffusion. A down curve of the voltage for the step down change in load and an up curve for the step up change are fitted and parameters for both cases are evaluated separately. Analysis is performed by comparing the parameters at different current levels. The impedance is also simulated using the estimated parameters in order to show which parameter is the rate‐determining factor of the fuel cell reaction with increasing current levels.     

K~+, Na~+//Cl~-,SO_4~(2-),NO_3~--H_2O体系热力学研究

通过引入表达离子缔合或离子间的短程静电作用项,提高了局部组成模型关联单一电解质水溶液体系热力学性质的精度,并通过建立新的计算多元混合体系作用参数的方法,将其推广应用到多离子电解质溶液体系。在此基础上,预测了Na+//Cl-,SO2-3,H2O、K+//Cl-,SO2-4,NO-4,NO-3,H2O、K+,Na+//Cl-,SO2-4,H2O、K+,Na+//Cl-,NO-3,H2O3,H2O、K+,Na+//SO2-4,NO-3,H2O5个四元体系及K+,Na+//Cl-,SO2-4,NO-五元体系的溶解度,模型参数均通过上述体系所包含的二元、三元体系的溶解度数据获得,计算结果满意。     

Influence of the Strain Rate,Particle Size,and Equivalence Ratio on the Combustion of the Premixed Air–Aluminum Microparticle Mixture with a Counterflow Structure

The effects of the strain rate, equivalence ratio, and particle diameter on the combustion of a mixture of aluminum microparticles with air under fuel-lean conditions are studied in the counterflow configuration with an approximate analytical perturbation method. The flame structure is assumed to consist of three zones: preheating, flame, and post-flame zones. Reasonable agreement between the current results and experimental data is obtained in terms of the flame temperature. The dimensionless ignition and ultimate flame temperatures, place of the flame starting point, and flame thickness are obtained as functions of the strain rate for different particle diameters and equivalent ratios. The results indicate that the ignition and ultimate flame temperatures and also the flame thickness decrease with increasing strain rate. With a decrease in the strain rate, the length of the preheating zone increases. With increasing particle diameter, the flame thickness increases, whereas the ignition and ultimate flame temperatures decrease. An increase in the equivalence ratio causes an increase in the ultimate flame temperature and reduction of the preheating zone and flame thickness.     

对比分析进水基质浓度对乙醇型和丁酸型发酵制氢系统的影响

以糖蜜废水为基质,将两套厌氧接触式发酵制氢反应器(ACR)出水pH分别控制在4.5～5.0、5.5～6.0的水平,通过逐级提升进水COD浓度方式,系统对比分析基质浓度对乙醇型和丁酸型发酵制氢系统的影响。结果显示,对于乙醇型发酵制氢系统而言,当HRT 6 h,进水COD从5000逐步提升至12000 mg·L^-1时,反应器的产氢效能逐步得到增强,但当COD进一步提升至15000 mg·L^-1时,底物反馈抑制作用开始显现,因而在进水COD为12000 mg·L^-1时,ACR产氢性能最佳,系统的产氢速率、污泥比产氢速率和单位基质氢气转化率分别为68.8 L·d^-1、744.5 ml H₂·(g VSS·d)^-1、2.3 mol H₂·(mol葡萄糖)^-1。对于丁酸型发酵制氢系统而言,当HRT 8 h,在进水COD从5000提升至20000 mg·L^-1过程中,ACR产氢效能总体呈下降趋势,在进水COD为5000 mg·L^-1时,系统的污泥比产氢速率和单位基质氢气转化率最大,分别为159.6 ml H₂·(g VSS·d)^-1、1.0 mol H₂·(mol葡萄糖)^-1。研究结果表明,在进水COD为500～20000 mg·L^-1的运行中,ACR乙醇型发酵系统的产氢效能优于丁酸型发酵制氢系统。     

辅助药型罩材料对超聚能射流性能影响的数值模拟

为了研究超聚能射流形成过程中辅助药型罩材料对射流性能的影响,利用AUTODYN-2D软件,采用高精度多物质求解器Euler-2D Multi-material对辅助药型罩材料分别为Wu、Cu、Fe,锥形药型罩材料为Al的截顶辅助药型罩超聚能装药进行模拟。结果表明,与传统聚能装药相比,超聚能装药结构形成的射流性能更优。辅助药型罩材料密度越大,超聚能射流形态和连续性越好;超聚能射流具有更高的头部速度和能量。用Wu、Cu、Fe作辅助药型罩材料时,超聚能射流的最大速度分别为14 400、13 300和13 100m/s,最大能量分别为10.2×10~7、8.5×10~7、7.5×10~7 J/kg,并且材料密度越大,起爆后相同时刻的射流形态越细越长。     

20g钢在高温下的断裂行为

对20g钢的高温断裂行为进行了试验研究：高温断裂韧性的温度和应变速率效应;裂纹扩展速率da／dt与C*积分的相关性。试验结果表明,断裂韧性Ji值随应变速率的增大而有较大幅度的降低;在同一应变速率下,温度400℃时的Ji值小于500℃时的。在C*=10-4～10-1J/mm2·min的负我强度下,da／dt与C*积分相关;C*积分可作为裂纹扩展速率的控制参量。温度400℃下裂纹扩展速率da／dt明显地大于500℃下的da／dt。因此,在温度400℃左右时更应尽量避免超载。     

基于有限元的四旋翼无人机碳纤维结构优化设计与固有模态分析

根据消费级四旋翼无人机性能要求,设计了一款质量轻、强度高、航时长、构型简洁的全碳纤维结构消费级四旋翼无人机。建立了四旋翼无人机结构有限元模型,对额定载荷下无人机的结构应力进行了分析。基于最大应力强度准则,对无人机结构强度进行了校核。分析了结构的稳定性,计算了初始结构失稳临界载荷和失稳模态。基于最小重量要求对无人机初始结构的碳纤维铺层进行了优化设计。对优化后的结构进行了固有振动分析,给出了结构的前四阶固有频率和振动模态。优化后的结构在2 g过载下,极限载荷是最大使用载荷的2.57倍,失稳临界载荷是最大载荷的2.09倍,满足设计目标和要求。优化后的结构重量减少了21%,降低为108.6 g,有效载荷约为机体结构重量的3倍。