反应区中炸药本构关系式的整体标定方法

化学反应速率方程加上炸药和产物的状态方程以及混合法则构成了描述炸药反应区性态的本构关系式。本文提出了用一维拉氏实验和拉氏分析的结果对这种关系式进行整体的方法。为了表明本法的有效性，标定了TNT和TATB炸药在五种不同物理－力学状态下的本构关系式。将它们用于一维和二维数值模拟计算，在不调整任何本构关系式参数的情况下，较好地模拟了实验结果。整体标定法的优点是省时，经济，物理图象清 晰，可进行误差分析，并在标定化学反应速率方程的同时，它与构成本构关系式的其他方程之间的相容性也随之确定。     

含铝炸药二维冲击起爆的爆轰数值模拟

利用拉氏分析和圆筒试验的实验装置对ＨｅｘａｌＰＷ３０含铝炸药的本构关系进行了标定，对它的冲击起爆和作功能力进行了实验研究。利用二维非线性有限元程序系统，对它的冲击起爆进行了爆轰数值模拟，结果表明，铝粉在爆轰区内可能参加反应，在爆轰区外继续反应；该含铝炸药具备较强的驱动作功能力。     

发射筒易碎前盖开盖过程的流体与固体耦合仿真方法

发射筒易碎前盖的压力波开盖过程是一个典型的流体与固体耦合问题。为研究易碎前盖的开启仿真过程，对易碎盖聚氨酯复合材料分别做了静态拉压实验、动态拉压实验，并利用用户子程序VUSDFLD对混凝土塑性损伤（CDP）本构模型进行扩展开发，用以描述易碎盖材料的承载和破裂状况；基于计算流体力学（CFD）的发射筒内流场仿真，对欧拉方法的同工况模型进行仿真校验，并借助耦合的欧拉-拉格朗日（CEL）算法对易碎前盖的开启过程进行仿真。结果表明：所开发的含单元失效的CDP本构模型能较好地吻合材料实验和产品实验情况；CFD与CEL算法相结合的仿真方法能有效解决压力波开盖这类流体与固体耦合问题，且具有较高精度。     

高能固体推进剂冲击起爆特征研究

为了研究高能固体推进剂的冲击起爆行为，对推进剂进行了冲击加载下的拉氏分析实验。采用锰铜压力计测量了推进剂中不同位置的压力历程，分析了推进剂爆轰压力、爆速及爆轰成长距离等爆轰特性。采用拉氏分析实验计算模型、弹塑性流体动力学材料模型及点火增长模型反应速率方程对推进剂的冲击起爆过程进行了数值模拟。根据拉氏分析实验结果，标定了推进剂点火增长模型反应速率方程参数。     

描述TC11钛合金变形力学行为的新方法

将人工神经网络（ＡＮＮ）理论用于建立ＴＣ１１钛合金的本构关系，意在探索出一条描述材料变形力学行为的新途径。文中给出了应用人工神经网络建立ＴＣ１１钛合金本构关系的ＢＰ模型，并在高温压缩实验的基础上，进行了流动应力的计算。计算结果与实验结果表明，二者吻合良好。因此，应用人工神经网络建立热粘塑性材料的本构关系具有重要的工程应用价值。     

拉氏无反射边界条件在水下爆炸中的应用

在计算流体动力学的实际应用中,无反射边界条件是一个重要的研究课题。本文根据时间插值的特征线方法在拉氏框架下构造了拉氏无反射边界条件,并应用在SPH方法中。与拉氏方法在欧拉框架下的特征线方法相比,该方法不需要区分超声速和亚声速流,在来流和出流中也具有相同的形式,因而更加简单易行。数值结果表明,本文的方法在水下爆炸的数值模拟中能够得到较好的结果。     

TNT装药(注装)动态力学响应特性研究

利用一级轻气炮实验技术 ,对注装 TNT装药进行了高应变率下的动态冲击实验 ,根据实验数据 ,获得了注装 TNT装药的 Murnaghan状态方程和冲击 Hugoniot参数。并利用拉格朗日分析技术对注装 TNT装药高应变率的冲击实验数据进行了分析和计算。选择 Bodner-Perzyna本构方程作为注装 TNT的本构模型 ,由拉格朗日分析结果拟合出了 Bodner-Perzyna本构模型的参数 ,得到了注装TNT的本构方程。并利用一维计算程序进行了数值仿真 ,从计算角度验证了拉格朗日分析的可行性和注装 TNT本构方程的精确度     

高应变率下弹道明胶的本构模型研究

为了更好地进行枪弹和破片终点效应的数值模拟工作,综述了弹道明胶物理性质的实验研究现状;分析了应变率相关超弹性本构模型和流体弹塑性本构模型的特点,结合相关实验数据推导得到了弹道明胶的状态方程系数;进行了球形杀伤元高速侵彻弹道明胶的实验,并建立了对应的有限元模型;两种不同本构模型得到的数值结果与实验数据的对比表明,在高应变率下流体弹塑性本构模型能更好地模拟弹道明胶响应。弹道明胶虽然是一种应变率敏感材料,但在高应变率下由高压导致的材料可压缩性占主导,其物理响应可以用一定形式的动载本构关系（流体弹塑性本构）予以近似。     

高温管路包覆金属橡胶耗能特性及参数识别

针对高温环境下管路系统减振难题,研究金属橡胶非线性本构关系和其减振特性影响参数,设计金属橡胶包覆管路结构,并进行动态和高温激励试验。通过动态试验数据绘制迟滞回线,基于迟滞回线精确分解法建立金属橡胶非线性泛函本构关系,借助最小二乘拟合法做参数识别。结果表明:所建模型能很好描述金属橡胶恢复力和位移随振幅与频率变化规律,验证了模型的准确性;金属橡胶减振性能随温度的升高呈增强趋势,随预紧量的增加反而减弱,随激振量级的增加而增强。     

低速冲击下的聚乙烯醇缩丁醛夹层风挡玻璃动态响应研究

利用准静态3点弯曲实验技术获得了聚乙烯醇缩丁醛(PVB)夹层风挡玻璃力学性能,并建立其线弹性本构关系。将建立的本构关系嵌入有限元软件中对人体头部冲击PVB夹层风挡玻璃进行数值模拟分析。结果表明,PVB夹层风挡玻璃在人体头部冲击下容易发生破损,也具有一定的吸能效果。力学实验结合数值分析方法为研究PVB夹层风挡玻璃动态响应提供了一条有效的途径。     

应用Lagrangian乘子与对称罚函数结合算法分析实心轮胎动接触问题

实心轮胎动接触问题是轮胎力学领域里的新课题,本文提出了Lagrangian乘子与对称罚函数法的结合算法,并以某履带车辆实心轮胎为例,应用该方法对其进行了动接触的有限元力学分析,获得了实心轮胎稳态滚动的应力场及接触变形情况.有限元计算结果表明该算法可以有效分析实心轮胎的动接触问题,而且对其结构优化、材料选择以及疲劳寿命预估等研究都具有一定的指导意义.     

应力波载荷作用下材料断裂韧性JId测试研究

本文建立了一个测定动态弹塑性断裂韧性JId的方法。该方法利用改进的Hopkinson压杆加载Charpy冲击试样，利用压杆上应变片记录的入射应力波和反射应力波，由一维应力波理论得到试样所受的载荷和加载点位移，在建立的裂纹尖端张开位移COD和裂纹扩展量△a的关系中，令△a=0，可得到裂纹起裂时的临界（COD），从而确定裂纹的动态起裂点，与其它方法相比，本文的方法不需要昂贵的仪器来测试动态断裂参数；不需将应变片贴在试样上确定起裂时间，所以该方法可在较高或较低的温度下使用；在动态弹塑性断裂韧性JId的计算中，考虑了材料的动态应力一应变行为，使测得的JId值能更好地反映材料在应力波载荷作用下的动态断裂性能。     

应力波载荷作用下材料断裂韧性JId测试研究

本文建立了一个测定动态弹塑性断裂韧性JId的方法。该方法利用改进的Hopkinson压杆加载Charpy冲击试样,利用压杆上应变片记录的入射应力波和反射应力波,由一维应力波理论得到试样所受的载荷和加载点位移。在建立的裂纹尖端张开位移COD和裂纹扩展量Δa的关系中,令Δa=0,可得到裂纹起裂时的临界（COD）c从而确定裂纹的动态起裂点。与其它方法相比,本文的方法不需要昂贵的仪器来测试动态断裂参数;不需将应变片贴在试样上确定起裂时间,所以该方法可在较高或较低的温度下使用;在动态弹塑性断裂韧性JId的计算中,考虑了材料的动态应力—应变行为,使测得的JId值能更好地反映材料在应力波载荷作用下的动态断裂性能。     

主动围压和爆炸加载作用下岩石动态响应研究

为了研究爆炸冲击下深部岩石的破碎过程,建立主动围压约束及中心孔爆炸加载实验装置,利用动态测试技术、高速摄像和数字图像相关方法,得到动静组合加载下岩石内部的应变场和表面裂纹扩展过程。基于Johnson-Holmquist本构模型,对不同围压下岩石爆炸动态响应进行了模拟研究。对比结果发现：围压在圆柱试件环向形成压缩预应力,减弱了爆炸柱面波产生的环向拉伸破坏,破碎区半径、裂纹数目和裂纹几何尺寸随着围压的增大显著减小;距离炮孔越远,爆炸应力波强度降低、围压对裂纹的止裂作用逐渐增强。结合弹性力学和柱面弹性波理论对动静加载下应力场的变化进行分析发现,围压产生的环向压缩应力减小了爆炸形成的拉伸破坏,这一结论与实验结果相同。数值模拟结果表明：von Mises应力场随围压的升高而增强,而环向拉伸破坏随围压的升高而减弱,不同围压下的破碎半径和裂纹形态与实验结果基本一致。     

不同载荷形式下石灰岩冲击特性的比较和讨论

利用一级轻气炮对石灰岩和围压作用石灰岩靶板进行冲击压缩试验,测得不同冲击速度下的应力-时间信号曲线。通过Lagrange分析方法对应力-时间曲线进行处理,得到了流场中各力学量沿时-空的分布规律,进而得到了材料的应力-应变试验曲线。在试验研究和Lagrange分析的基础上,分析了石灰岩和围压作用石灰岩的动态冲击特性。结果表明:强冲击载荷作用下,围压载荷的加入提高了石灰岩的刚度和延展性,使得材料的抗冲击能力得以提高。     

含能材料多孔颗粒床中致密波分析

本文采用一维两相流模型模拟了活塞驱动多孔颗粒床这一动态过程。用线方法 ( MOL)对该方程组求数值解。计算表明 ,经过短暂的非稳态过程 ,颗粒床中形成一稳态致密波 ,分析了致密波的结构以及活塞速度边界条件对致密波结构的影响规律。     

某突击炮炮口流场数值模拟研究

为研究突击炮发射时对炮口周边远、近场响应的影响,进行了某突击炮炮口流场数值模拟与分析。针对突击炮发射穿甲弹的高初速、高炮口压力特点,采用可压气体黏性流动的Navier-Stokes方程,建立炮口流场模型,采用Spalart-Allmaras湍流模型,应用Roe-FDS格式,结合动网格技术,在内弹道参数求解的基础上,进行突击炮炮口流场数值模拟。数值模拟结果得到了突击炮炮口冲击波超压分布与扩展特性,及炮口流场温度分布情况。炮口冲击波在远场的传播主要呈现衰减趋势; 在近炮口区域,受到膛内喷出射流的能量补充及强烈的相互作用,形成超压值较高的近场特性。研究结果对揭示突击炮炮口流场特性,预测炮口冲击波对装备与作战人员的危害具有参考价值。     

冲击荷载作用下球壳形遮弹板应力场的动光弹实验研究

用动态光弹性法，对球壳形遮弹板受冲击载荷作用时的应力场进行了实验研究，指出了等厚球壳形遮弹板结构的合理性，同时也分析了反射应力波和应力集中对遮弹板的影响，并据此提出了一些设计原则与改进措施。