20钢柱壳外爆拉-剪切型断裂研究

研究20钢柱壳在较低爆炸载荷作用下的膨胀断裂特性,探讨拉伸断裂起始及拉-剪混合断裂机理。回收碎片宏观及微观分析结果显示:20钢柱壳在较低爆炸压力作用碎裂为拉剪-混合断裂,但与传统认为裂纹一般从柱壳外表面起始不同,断裂裂纹起始于柱壳壁厚内部,随膨胀变形发展向内、外表面扩展,形成拉-剪混合断裂。实验结果很好解释了许多金属柱壳爆炸实验中柱壳外表面出现裂纹的时间早于爆轰产物泄漏时间与动态有限元变形分析中外表面应力、应变始终处于较小状态之间的矛盾。     

混凝土材料拉伸强度的应变率强化效应实验研究

混凝土材料的拉伸强度具有明显的应变率强化效应。采用同批制作的混凝土圆盘和圆杆试样,利用霍普金森杆加载,进行动态劈裂实验和一维杆应力波层裂实验。借助超高速摄像机、数字图像相关(DIC)等测试方法观察实验中试件破坏过程,以准确测量混凝土材料在不同应变率下的拉伸强度。在劈裂实验中注重加载方式,以保证试件满足求解弹性解析解的中心起裂条件;在层裂实验中精确确定层裂发生位置和时刻,获得了可靠的材料拉伸强度,并分析劈裂拉伸与层裂拉伸强度的应变率强化规律。研究结果表明：对于动态劈裂实验,DIC方法显示圆盘中心起裂与否的临界应变率约为10 s^-1;而对于层裂实验,采用DIC方法可以得到多次层裂对应的拉伸强度及相应的应变率（10~100 s^-1）;通过线性拟合拉伸强度应变率强化规律,层裂拉伸强度随应变率增长的斜率较劈裂实验结果偏高,混凝土的层裂拉伸强度动态增强因子可达5以上。所得研究结果对脆性材料动态拉伸强度及应变率强化效应的准确测量,具有一定的参考意义。     

水下爆炸实验法在工业炸药JWL状态方程测定中的应用研究

为了方便可靠地测定工业炸药爆轰产物的JWL状态方程,基于压导式连续电阻丝探针设计柱形装药的水下爆炸斜冲击波测量系统,对工业改性铵油炸药(ANFO)进行3组水下爆炸实验,获得其爆轰波-冲击波时程曲线;通过对二维定常流场柱形装药水下爆炸的分析,得到斜冲击波阵面的轨迹,并求解出炸药的爆压、绝热指数、水气界面夹角等参数。以水中斜冲击波阵面和水气界面夹角的实验和模拟结果作为比较对象,通过调整Autodyn有限元分析程序中的JWL方程参数,最终测定出ANFO的JWL状态方程参数。模拟结果与实验结果一致性好,其中斜冲击波波阵面的误差均小于±5%,水气界面夹角的误差在±3%以内,表明所述水下爆炸实验对于大尺度工业炸药的JWL方程参数测定合理可靠。     

结构的剪切断裂问题的探讨

利用紧揍剪切试样、以及受侧向冲击加载的单边平行双缺口试样，对Ｔｉ６Ａ１４Ｖ、４０ＣｒＮｉＭｏＡ、４０Ｃｒ和ＰＭＭＡ四种材料的静态和冲击动态断裂问题进行了试验研究。结构表明：对于不同材料和不同的加载率条件下，结构的剪切断裂存在着三种可能断裂模式和机制。对这些剪切断裂现象及存在的问题进行了讨论。     

Experimental Study on Common and Steel Fiber Reinforced Concrete Under Dynamic Tensile Stress

Split Hopkinson technique has been developed to test the strength of common concrete and steel fiber reinforced concrete under dynamic tensile stress. Two types of test methods are considered, the splitting tensile test and a modified spalling test in which a specimen is loaded under uniaxial stress. The result shows that the dynamic strength enhancement of concrete is remarkable by using the reinforcing fiber. But for the common concrete, the base of compressive strength seems to show little effect on the tensile strength under dynamic loading. The experimental results also show that the resistance to tensile fracture of the steel fiber reinforced concrete for C100-mix is higher than those of CAO-mix.     

工业纯钛动态压缩特性及破坏的实验研究

用分离式霍普金森压杆对TA2工业纯钛进行了动态压缩及绝热剪切破坏实验研究,得到了不同应变率和不同温度下的宏观应力-应变曲线。通过对压缩本构特性及微观金相破坏的比较分析,讨论了应变率、表观压缩本构特性对绝热剪切形成的影响。结果显示:TA2试样动态压缩呈现绝热剪切破坏特征,绝热剪切带在空间呈对称的双锥形状;应变率越高,形成绝热剪切带的临界应变越小;分析表明,动态压缩实验无法得到关于绝热剪切起始、发展过程的本构软化信息。     

多锚链系泊浮体的稳定性评估

基于单根锚链的悬链线方程.建立整体作用下的叠加型多锚链系泊浮体的准静态控制方程,给出了一定环境载荷作用下,多锚链浮体的漂移量与水平系泊力间的关系。计算结果对海上防撞设施的设计提供理论参考。     

铝合金薄壁圆管动态膨胀剪切断裂的实验研究

采用电磁驱动金属圆管膨胀技术对6063薄壁铝合金圆管的动态膨胀断裂过程进行实验研究,圆管膨胀速度可达140~200 m/s,应变率为4 500~6 500 s-1,并对剪切局域化形成过程、应变率影响及试样温升等进行讨论。结果表明:铝合金薄壁圆管动态断裂经历了均匀膨胀、剪切局域化变形及裂纹沿剪切局域化带发展过程,剪切局域化变形带与圆管径向呈45°或135°的分布。分析表明:碎片特征尺寸随加载率提高而减小,断裂应变随着加载率提高而增大。     

地下工程抗爆防震塌设计动力学机理讨论

在爆炸载荷下,反射拉应力波是导致混凝土防护结构震塌的主要原因。材料的动态抗拉强度是结构抗爆防震塌设计所必须考虑的主要参量,抑制或减弱拉伸冲击波的强度是防护结构设计的一个重要目标。研究了混凝土和钢纤维增强混凝土的动态力学性能以及它们结构的爆炸震塌响应。试验表明,高强混凝土C100的抗震塌能力还不如普通混凝土C40;加入体积含量2%的钢纤维可有效提高混凝土的强度以及结构的抗震塌能力;而且加入相同含量的钢纤维后,纤维增强C100混凝土的抗震塌能力与增强C40混凝土相比并无明显不同。应用一维应力波理论近似分析,揭示了抗震塌设计的动力学机理,分析表明,"三明治"复合层结构可以有效提高结构的抗震塌能力,此分析为设计具有更好抗爆能力的防护工程提供了科学依据。