基于主成分方法研究钢纤维增强混凝土劈裂破坏的损伤机制

1

作者 李涛 任会兰 +2 位作者 宁建国 宋水舟 檀日晶 《振动与冲击》 北大核心 2025年第1期221-231,共11页

研究钢纤维混凝土劈裂破坏的细观损伤机制,对在役钢纤维混凝土结构的健康检测具有重要意义。通过多通道声发射系统,采集混凝土和钢纤维混凝土试件(钢纤维含量分别为15和45 kg/m 3)劈裂破坏过程中的声发射信号,并结合主成分分析法和k-me... 研究钢纤维混凝土劈裂破坏的细观损伤机制,对在役钢纤维混凝土结构的健康检测具有重要意义。通过多通道声发射系统,采集混凝土和钢纤维混凝土试件(钢纤维含量分别为15和45 kg/m 3)劈裂破坏过程中的声发射信号,并结合主成分分析法和k-means聚类算法,对混凝土和钢纤维混凝土的损伤特征进行分析。结果表明,钢纤维的加入抑制了混凝土中裂纹扩展,有效地改善了混凝土的峰后韧性;声发射计数和能量参数变化特征反映了钢纤维混凝土试件宏观变形、破坏的细观损伤演化过程。最后,识别出了钢纤维混凝土中砂浆基体开裂和钢纤维拉拔的两种损伤机制。与砂浆基体开裂相比,钢纤维拉拔产生的声发射信号具有计数高、幅值高、能量强和持续时间长的特征。 展开更多

关键词 钢纤维增强混凝土(SFRC) 声发射技术 主成分分析(PCA) K-MEANS聚类

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基于Basic Theta^(*)算法的声发射源定位方法

2

作者 张力中 任会兰 李涛 《兵工学报》 北大核心 2025年第2期165-177,共13页

对于大型混凝土、岩石等结构,由于其内部含有空区结构,弹性波会绕过空区沿非直线路径传播,基于直线路径的传统时差定位算法误差较大。为提高含空区结构中的声发射源定位精度,基于Basic Theta^(*)算法提出一种适用于含空区结构的声发射... 对于大型混凝土、岩石等结构,由于其内部含有空区结构,弹性波会绕过空区沿非直线路径传播,基于直线路径的传统时差定位算法误差较大。为提高含空区结构中的声发射源定位精度,基于Basic Theta^(*)算法提出一种适用于含空区结构的声发射源定位方法,通过含圆形空区混凝土平板表面的断铅试验对该方法进行了验证,并讨论了传感器数量、传感器位置、声发射源位置对声发射源定位误差的影响。采用多通道声发射测试系统获得了混凝土平板中波速随传播距离衰减的规律;单个和多个声发射源的定位结果表明,相较于传统时差定位方法和A^(*)定位方法,提出的定位方法有效降低了弹性波绕过空区传播对定位的影响,大幅度提高了含空区混凝土结构中的声发射源定位精度及效率。 展开更多

关键词 声发射 含空区混凝土 波速衰减 Basic Theta^(*)算法

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铝纤维增强铝/聚四氟乙烯活性材料力学性能及反应特性 被引量：1

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作者 赵涵 任会兰 宁建国 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1573-1581,共9页

为研究纤维含量对铝(Al)/聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)力学性能及反应特性的影响,针对模压烧结法制备的铝纤维增强型活性材料,采用材料试验机和冲击加载实验技术开展静态、动态力学响应和冲击反应研究,并结合细观结构特征... 为研究纤维含量对铝(Al)/聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)力学性能及反应特性的影响,针对模压烧结法制备的铝纤维增强型活性材料,采用材料试验机和冲击加载实验技术开展静态、动态力学响应和冲击反应研究,并结合细观结构特征揭示纤维增强活性材料的变形失效机制。研究结果表明:Al纤维含量(质量比)为1%~4%时,随机分布的Al纤维抑制了基体内裂纹扩展,提高了Al/PTFE的静态屈服强度和动态抗压强度;Al纤维含量1%的动态力学性能最优,随着纤维含量的增加,Al纤维穿出基体的破坏是限制材料动力学性能持续增强的主要因素;在保证Al/PTFE理论释能不变的前提下,Al纤维的加入提高了Al/PTFE的冲击反应阈值,无纤维时最小反应比入射能为50.7 J/cm^(2),纤维含量增加至4%时提高到61.3 J/cm^(2),活性材料的冲击不敏感性得到提升。 展开更多

关键词 铝纤维 铝/聚四氟乙烯 活性材料 力学特性 反应阈值

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钨颗粒增强铝/聚四氟乙烯材料的冲击反应特性 被引量：24

4

作者 任会兰 李尉 +1 位作者 刘晓俊 陈志优 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期872-878,共7页

针对模压烧结法制备的4种不同配比的铝/钨/聚四氟乙烯(Al/W/PTFE)反应材料,采用分离式霍普金森压杆加载方法和高速摄影技术研究其冲击反应特性。实验结果表明:随着W含量的增加,反应材料的屈服强度和破坏强度提高;反应材料的应力-应变曲... 针对模压烧结法制备的4种不同配比的铝/钨/聚四氟乙烯(Al/W/PTFE)反应材料,采用分离式霍普金森压杆加载方法和高速摄影技术研究其冲击反应特性。实验结果表明:随着W含量的增加,反应材料的屈服强度和破坏强度提高;反应材料的应力-应变曲线分为弹性阶段、硬化阶段和破坏阶段,动态压缩特性具有明显的应变率效应;Al/W/PTFE反应材料的冲击反应过程可分为变形、破坏和燃烧反应;Al/W/PTFE反应材料中增加W含量,提高了材料的反应应变率阈值和比能量阈值。 展开更多

关键词 兵器科学与技术 铝/钨/聚四氟乙烯反应材料 分离式霍普金森压杆 动力学特性 反应应变率阈值

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B炸药爆炸过程中电磁辐射研究 被引量：10

5

作者 任会兰 储著鑫 +1 位作者 栗建桥 马天宝 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期1199-1210,共12页

炸药爆炸过程中产生明显的电磁辐射干扰在很多领域引起了重视,爆炸产生电磁辐射的机理和理论模型都不成熟,实验仍然是研究这一现象的重要手段.本文设计了不同质量的B炸药爆炸电磁辐射实验,测量了爆炸整个过程中不同时刻的电磁辐射信号.... 炸药爆炸过程中产生明显的电磁辐射干扰在很多领域引起了重视,爆炸产生电磁辐射的机理和理论模型都不成熟,实验仍然是研究这一现象的重要手段.本文设计了不同质量的B炸药爆炸电磁辐射实验,测量了爆炸整个过程中不同时刻的电磁辐射信号.通过小波分析方法对实测信号进行处理,得到真实信号和信号的时频特点,小波分析得到真实信号的频谱主要分布在0~50 kHz.利用自主开发的EXPLOSION-3D软件对实验工况进行数值模拟,得到爆炸过程不同时刻流场的特点.对比实验结果和数值模拟结果得出:第一个脉冲信号是由B炸药爆轰产生的高温高压等离子体直接产生的电磁脉冲;第二个脉冲信号是由地面反射的冲击波追上前沿冲击波,空气冲击波阵面处形成的等离子体产生的电磁脉冲;第三个脉冲信号是冲击波撞击测量线圈引起的无效信号.其中,第一个电磁脉冲幅值与当量的1/3次方基本呈线性关系,其到达时间对炸药药量不敏感;第二个电磁脉冲出现的时间与炸药的当量成指数关系,药量越大,出现时间越晚.通过对第二个脉冲信号的分析,得出了冲击波反射形成电磁脉冲信号时的爆炸波流场特征,为后续相关理论机理研究提供了验证数据. 展开更多

关键词 爆炸 电磁辐射 小波分析 数值计算

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压缩载荷下陶瓷材料声发射特性的实验研究 被引量：7

6

作者 任会兰 方敏杰 贺建华 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期30-34,54,共6页

对陶瓷材料在两种压缩加载下破坏过程中的声发射特性进行实验研究。三点弯曲和巴西劈裂实验中,采用多通道声发射系统监测了陶瓷试件的破坏过程。对声发射信号进行分析,结果表明,声发射能量数、事件数、振铃数等参数都反映了材料内部损... 对陶瓷材料在两种压缩加载下破坏过程中的声发射特性进行实验研究。三点弯曲和巴西劈裂实验中,采用多通道声发射系统监测了陶瓷试件的破坏过程。对声发射信号进行分析,结果表明,声发射能量数、事件数、振铃数等参数都反映了材料内部损伤演化扩展直至试件宏观断裂的过程。利用声发射参数可以定位陶瓷试件的破坏位置;试件断面的宏细观分析表明,陶瓷的脆性破坏机制主要是颗粒附近的微裂纹开裂。 展开更多

关键词 声发射 巴西实验 三点弯曲实验

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基于声发射矩张量分析混凝土破坏的裂纹运动 被引量：23

7

作者 任会兰 宁建国 +1 位作者 宋水舟 王宗炼 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1830-1840,共11页

从细观上看,混凝土是一种由骨料、水泥浆基体、裂纹等组成的非均匀复合材料.单轴准静态加载条件下,应力应变曲线表现出明显的准脆性特征.其变形破坏过程实质上是内部微裂纹产生、扩展和汇合的过程,研究细观尺度的裂纹扩展演化将有助于... 从细观上看,混凝土是一种由骨料、水泥浆基体、裂纹等组成的非均匀复合材料.单轴准静态加载条件下,应力应变曲线表现出明显的准脆性特征.其变形破坏过程实质上是内部微裂纹产生、扩展和汇合的过程,研究细观尺度的裂纹扩展演化将有助于深入了解混凝土的变形和破坏过程.声发射作为一种物理检测方法可以获取材料内部细观损伤演化的物理信息.本文基于声发射技术,结合改进的时差定位算法和矩张量理论对声发射信号进行分析,反演了混凝土巴西劈裂破坏中裂纹位置、裂纹类型以及裂纹面运动方向,揭示了混凝土宏观拉伸破坏的细观裂纹扩展机制.结果表明:裂纹运动过程清晰地显示了混凝土内裂纹源首先在试件与载荷接触面附近产生,之后聚集形成局部损伤区域,并沿轴线向中心扩展(加载平面)以及裂纹从试件中间向表面扩展的动态过程(厚度方向);裂纹运动体积可以作为裂纹形成、扩展过程中弹性能释放的度量,初始裂纹成核时体积参数较小,峰值载荷时,裂纹运动体积最大达到5.93×10-4 mm3;混凝土宏观尺度的拉伸破坏在细观尺度上存在有拉伸裂纹、混合裂纹以及剪切裂纹;拉伸裂纹最多,占裂纹总数约为60%,剪切裂纹最少,约占裂纹总数的10%;拉伸裂纹运动主导了试件的宏观劈裂破坏. 展开更多

关键词 声发射 矩张量 裂纹运动

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爆炸与冲击问题的可视化研究 被引量：6

8

作者 任会兰 宁建国 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期66-71,共6页

针对二维多物质流体弹塑性程序SMMIC(自行开发 )的结果 ,采用VisualC+ + 语言 ,自行开发设计了一个切实可行的二维爆炸场可视化工具软件 ,以此来研究二维爆炸与冲击数值模拟结果的可视化问题。对混凝土中的爆炸问题做了详细分析 ,对数... 针对二维多物质流体弹塑性程序SMMIC(自行开发 )的结果 ,采用VisualC+ + 语言 ,自行开发设计了一个切实可行的二维爆炸场可视化工具软件 ,以此来研究二维爆炸与冲击数值模拟结果的可视化问题。对混凝土中的爆炸问题做了详细分析 ,对数值模拟结果进行了可视化处理 ,可视化的效果比较令人满意。从可视化的结果中不仅可以展现爆炸与冲击过程的整体概貌 ,而且可以清晰的显示爆炸与冲击过程的细微过程 (如爆炸场中冲击波遇障碍物后的反射、绕流及马赫反射等 )。 展开更多

关键词 爆炸 冲击 可视化 数值模拟 SMMIC程序 二维爆炸场可视化工具软件 计算爆炸力学

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陶瓷材料破坏的声发射特性 被引量：4

9

作者 任会兰 宁建国 王颖 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期54-57,共4页

采用先进的多通道声发射系统监测了AD95氧化铝陶瓷在三点弯曲加载下的破坏过程。对有缺口和无缺口两种试件的声发射能量数,事件数,振铃数随时间变化特征的对比分析,讨论了预制缺口对材料损伤破坏过程和断裂的影响。声发射幅值随时间的... 采用先进的多通道声发射系统监测了AD95氧化铝陶瓷在三点弯曲加载下的破坏过程。对有缺口和无缺口两种试件的声发射能量数,事件数,振铃数随时间变化特征的对比分析,讨论了预制缺口对材料损伤破坏过程和断裂的影响。声发射幅值随时间的变化曲线直接反映了材料内微裂纹成核前期,成核,扩展至宏观裂纹形成和断裂过程。实验结果表明,声发射参数可以表征材料的内部损伤演化过程。 展开更多

关键词 声发射 陶瓷材料 三点弯曲实验

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冲击压缩下准脆性材料含微裂纹损伤的本构模型 被引量：3

10

作者 任会兰 宁建国 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期18-21,共4页

基于准脆性材料中翼型拉伸裂纹的成核准则,运用细观损伤理论推导了翼型裂纹损伤对材料弹性模量的弱化作用。考虑裂纹扩展对材料动态断裂的滞后效应,建立了动态裂纹扩展准则,并给出损伤演化方程,在此基础上建立了准脆性材料单轴冲击压缩... 基于准脆性材料中翼型拉伸裂纹的成核准则,运用细观损伤理论推导了翼型裂纹损伤对材料弹性模量的弱化作用。考虑裂纹扩展对材料动态断裂的滞后效应,建立了动态裂纹扩展准则,并给出损伤演化方程,在此基础上建立了准脆性材料单轴冲击压缩下的动态损伤本构模型。结合氧化铝陶瓷材料独特的力学响应和破坏特性,讨论了模型中微裂纹成核参数、微裂纹尺寸对动态断裂强度的影响,并用该模型计算了单轴压缩下氧化铝陶瓷的应力应变曲线,数值结果与实验结果吻合良好。 展开更多

关键词 准脆性材料 翼型拉伸裂纹 扩展准则 损伤本构模型

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基于离散元法分析增韧陶瓷圆环的动态膨胀碎裂 被引量：1

11

作者 任会兰 赵翰卿 +1 位作者 李尉 宁建国 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期607-616,共10页

为研究高强度高脆性陶瓷的冲击拉伸断(碎)裂问题,开展了材料动态膨胀碎裂数值模拟研究。基于离散元方法,应用平节理接触模型分析高应变率下增韧陶瓷圆环的自由膨胀运动,获得了圆环膨胀碎裂过程中颗粒运动速度和系统能量的变化规律。结... 为研究高强度高脆性陶瓷的冲击拉伸断(碎)裂问题,开展了材料动态膨胀碎裂数值模拟研究。基于离散元方法,应用平节理接触模型分析高应变率下增韧陶瓷圆环的自由膨胀运动,获得了圆环膨胀碎裂过程中颗粒运动速度和系统能量的变化规律。结果表明:圆环断裂之前,以中层颗粒为基准,内层颗粒的径向速度呈现出增大的跳动,外层颗粒的径向速度显示出减小的跳动,这种跳动与陶瓷圆环的刚性有关,与初始加载速度无关;圆环断裂时刻,圆环内产生卸载波,同时伴随着应变能释放,导致圆环内层颗粒出现径向速度减小的跳动,外层颗粒径向速度则出现速度增大的跳动,这种速度跳跃现象将有助于实验中确定圆环的初始脆性断裂时刻;陶瓷圆环碎片的平均尺寸随应变率增加而减小,与文献[17-18]理论模型结果吻合较好。 展开更多

关键词 增韧陶瓷 陶瓷圆环 动态膨胀碎裂 离散元

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弹体贯穿混凝土数值模拟的改进材料模型 被引量：1

12

作者 任会兰 荣誉 许香照 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期77-89,共13页

研究混凝土结构在冲击载荷下的力学特性对武器以及防护结构的设计和评估具有重要意义,而合适的材料模型可以更准确地预测混凝土结构的力学行为和破坏模式。因此,本文中提出了一种改进的混凝土塑性损伤材料模型来描述其在冲击载荷下的力... 研究混凝土结构在冲击载荷下的力学特性对武器以及防护结构的设计和评估具有重要意义,而合适的材料模型可以更准确地预测混凝土结构的力学行为和破坏模式。因此,本文中提出了一种改进的混凝土塑性损伤材料模型来描述其在冲击载荷下的力学响应。该改进模型考虑了压力-体积应变关系、应变率效应、洛德角效应和塑性损伤累积对混凝土材料力学特性的影响,并引入了一个与损伤相关的硬化/软化函数来描述压缩状态下的应变硬化和软化行为。随后,通过对3个独立的强度面进行线性插值得到了该改进模型的破坏强度面,并采用部分关联流动法则考虑了混凝土材料的体积膨胀特性。最后,开展了单个单元在不同加载条件下和弹体贯穿钢筋混凝土靶的数值模拟,验证了该改进模型的可行性、准确性以及预测性能提升。 展开更多

关键词 混凝土 冲击载荷 材料模型 硬化/软化函数 塑性损伤累积

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爆炸与冲击问题的大规模高精度计算 被引量：13

13

作者 马天宝 任会兰 +1 位作者 李健 宁建国 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期599-608,共10页

爆炸与冲击问题的数值模拟在国防和民用安全领域具有重要的工程实用价值.由于爆炸与冲击问题是一个多物质在高应变率、高温及高压条件下的强非线性的瞬态动力学问题,给数值模拟带来了很多的困难,为此,针对爆炸与冲击问题数值模拟中的一... 爆炸与冲击问题的数值模拟在国防和民用安全领域具有重要的工程实用价值.由于爆炸与冲击问题是一个多物质在高应变率、高温及高压条件下的强非线性的瞬态动力学问题,给数值模拟带来了很多的困难,为此,针对爆炸与冲击问题数值模拟中的一些关键和难点问题开展了研究.提出了三维非线性双曲守恒系统的伪弧长自适应网格算法,分析了算法的实现过程,数值结果表明该算法有效地提高了冲击波强间断处的分辨率.发展了针对气相爆轰数值模拟的附加龙格-库塔方法,对非线性对流项进行显示计算,化学反应源项进行半隐式计算,有效地解决了源项引起的刚性问题,计算结果表明该算法可以准确地捕捉和描述爆轰波的复杂结构和典型特征.针对三维工程实际物理问题中的大规模计算需求,给出了三维多物质流体动力学欧拉数值方法的并行化方法,开发了三维爆炸与冲击问题并行计算程序,并给出了针对该并行程序的测试方法.上述工作有利地解决了爆炸与冲击问题大规模、高精度计算中的一些难题.最后,开展了大口径聚能射流侵彻混凝土靶问题的数值模拟和实验研究,通过典型爆炸与冲击工程问题的计算验证了所研究数值方法的有效性. 展开更多

关键词 爆炸与冲击 数值模拟 高精度格式 并行计算 聚能射流

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手枪弹对带软防护的明胶靶标侵彻机理与实验研究 被引量：9

14

作者 刘坤 吴志林 +2 位作者 宁建国 任会兰 李忠新 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期1-17,共17页

为揭示杀伤元与有防护目标的相互作用机理,基于弹头侵彻防护特点,分析手枪弹侵彻时软防护破坏形式。结合高应变率下超高分子量聚乙烯纤维本构模型,并引入明胶弹性模型,建立手枪弹侵彻带软防护的明胶靶标运动模型。选取9 mm全铜弹(均一... 为揭示杀伤元与有防护目标的相互作用机理,基于弹头侵彻防护特点,分析手枪弹侵彻时软防护破坏形式。结合高应变率下超高分子量聚乙烯纤维本构模型,并引入明胶弹性模型,建立手枪弹侵彻带软防护的明胶靶标运动模型。选取9 mm全铜弹(均一硬质结构)和92式5.8 mm手枪弹(钢芯铅柱被甲结构)为杀伤元,对运动模型进行数值计算和实验验证。结果表明,该运动模型能够准确描述手枪弹侵彻带防护的明胶靶标运动过程,可为有防护目标杀伤机理和防护性能研究提供理论参考。 展开更多

关键词 手枪弹 软防护 超高分子量聚乙烯 明胶 运动模型

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陶瓷材料破坏过程中的声发射源定位方法 被引量：9

15

作者 褚亮 任会兰 +1 位作者 龙波 宁建国 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1828-1835,共8页

大多数研究者利用声发射检测陶瓷损伤断裂现象时,主要通过声发射参数分析陶瓷破坏过程,但该方法无法对陶瓷内的裂纹位置进行定位。鉴于该情况,对Geiger算法的初值选择问题进行优化,将优化后的Geiger算法应用于二维平面定位、三维空间定... 大多数研究者利用声发射检测陶瓷损伤断裂现象时,主要通过声发射参数分析陶瓷破坏过程,但该方法无法对陶瓷内的裂纹位置进行定位。鉴于该情况,对Geiger算法的初值选择问题进行优化,将优化后的Geiger算法应用于二维平面定位、三维空间定位实验,并计算了该方法的定位精度,即:在200 mm×200 mm的平板上,声发射源定位平均误差为1.641 mm;在50 mm×50 mm×100 mm的立方体上,声发射源定位平均误差为3.47 mm.其中材料的性质,声发射检测系统精度以及定位算法本身都是产生的误差的原因。实验研究了AD95(95%)氧化铝陶瓷压缩破坏过程中的声发射特性,利用优化后的Geiger算法对材料压缩破坏过程中的声发射源进行空间定位,定位结果和陶瓷实际断裂位置一致,该方法可用于分析陶瓷内部裂纹扩展过程。 展开更多

关键词 材料检测与分析技术 声发射 陶瓷材料 Geiger算法

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不同配比W/Zr活性材料冲击反应实验研究 被引量：13

16

作者 刘晓俊 任会兰 宁建国 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期77-83,共7页

以W,Zr和ZrH_2为原料,采用热压烧结工艺制备不同配比的W/Zr活性材料。通过分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对W/Zr材料进行动态压缩测试并记录其冲击引发反应过程,同时采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等对试件反应前后... 以W,Zr和ZrH_2为原料,采用热压烧结工艺制备不同配比的W/Zr活性材料。通过分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对W/Zr材料进行动态压缩测试并记录其冲击引发反应过程,同时采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等对试件反应前后的物相、成分、微观形貌进行测试表征。结果表明:热压烧结制备的W/Zr活性材料结构较为致密,其相对密度≥87.5%;W/Zr活性材料准静态压缩强度≥1022MPa,破坏应变≤1%,为典型高强脆性材料;3组配比材料动态压缩强度均随应变率增加而提高,当冲击加载达到一定强度时,W/Zr材料破碎并与空气发生剧烈燃烧反应并生成ZrO_2。 展开更多

关键词 W/Zr 活性材料 热压 冲击反应

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Al/PTFE活性材料的动态力学行为和撞击点火特性 被引量：9

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作者 李尉 任会兰 +1 位作者 宁建国 刘元斌 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期38-45,共8页

为探究铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)活性材料在动态载荷下的力学行为及其点火机理,采用分离式霍普金森压杆对不同成型压力下所制备的Al/PTFE试件进行动态压缩试验。试验结果显示,当应变率为2960~5150 s-1时,Al/PTFE试件在动态加载下呈现出典... 为探究铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)活性材料在动态载荷下的力学行为及其点火机理,采用分离式霍普金森压杆对不同成型压力下所制备的Al/PTFE试件进行动态压缩试验。试验结果显示,当应变率为2960~5150 s-1时,Al/PTFE试件在动态加载下呈现出典型的弹塑性力学行为,成型压力为50~150 MPa时,Al/PTFE试件的屈服强度和硬化模量并未表现出应变率效应。成型压力30~80 MPa时,Al/PTFE试件的速度点火阈值随成型压力的增加从28.77 m·s-1缓慢升高到29.22 m·s-1,材料的点火延迟时间始终保持在600~700μs。当成型压力达100 MPa时,Al/PTFE试件的速度点火阈值大幅下降至26.60 m·s-1,且随着撞击速度的提高,活性材料的点火延迟时间由1000~1100μs降到600~700μs。结合扫描电镜结果可知,成型压力为100~150 MPa时,活性材料内部的局部大尺寸孔洞是材料速度点火阈值下降的重要因素。Al/PTFE活性材料的撞击引发点火特性主要与外部载荷和内部微观形貌有关。 展开更多

关键词 铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)活性材料 力学行为 速度点火阈值 点火延迟时间 点火机理

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钢筋混凝土弹塑性损伤本构模型 被引量：8

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作者 展婷变 宁建国 +1 位作者 王志华 任会兰 《中北大学学报（自然科学版）》 北大核心 2017年第3期380-390,共11页

钢筋混凝土在加载过程中内部应力应变是不均匀的,因而很难通过试验直接得出本构关系.为了避开非均匀性对研究本构关系带来的困难,通过钢筋混凝土的载荷变形关系,提出了钢筋混凝土弹塑性损伤本构模型.该模型假设钢筋混凝土的力学行为由... 钢筋混凝土在加载过程中内部应力应变是不均匀的,因而很难通过试验直接得出本构关系.为了避开非均匀性对研究本构关系带来的困难,通过钢筋混凝土的载荷变形关系,提出了钢筋混凝土弹塑性损伤本构模型.该模型假设钢筋混凝土的力学行为由两部分组成,一是由微裂纹形成的损伤行为,它具有零屈服强度的刚性完全塑性本构关系;二是基体行为,服从不包括软化的弹塑性本构关系.在加载过程中,变形的增加使前一种行为转化为后一种行为.模型包括4个阶段:线弹性阶段、混凝土为主体的弹塑性阶段、钢筋为主体的弹塑性阶段和应变软化阶段.模型反映了损伤引起了钢筋混凝土应变软化、剪切刚度降低和诱致各向异性.采用Willam-Wanke塑性本构描述混凝土的非线性行为,其参数标定通过Hsu的软化桁架理论以及Vecchio&Collins的修正压应力理论进行,考虑了钢筋混凝土中钢筋与混凝土之间的相互作用.运用此模型分析钢筋混凝土梁的载荷-挠度关系,并与实验结果相比较,验证了模型的正确性. 展开更多

关键词 钢筋混凝土 塑性 本构 损伤 强度

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锆/聚四氟乙烯活性材料的动态压缩特性 被引量：3

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作者 李尉 任会兰 +1 位作者 宁建国 郝莉 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期56-62,共7页

采用弹道枪和高温同步分离式霍普金森压杆装置研究了锆/聚四氟乙烯(Zr/PTFE)活性材料在高应变率下的撞击反应特性和动态力学行为。高速摄影结果显示,Zr/PTFE活性材料撞击钢靶时可以发生剧烈的化学反应,放出大量的热。材料的反应持续时... 采用弹道枪和高温同步分离式霍普金森压杆装置研究了锆/聚四氟乙烯(Zr/PTFE)活性材料在高应变率下的撞击反应特性和动态力学行为。高速摄影结果显示,Zr/PTFE活性材料撞击钢靶时可以发生剧烈的化学反应,放出大量的热。材料的反应持续时间强烈地依赖于撞击速度。在应变率范围6000~10800 s-1内,活性材料的动态压缩应力-应变曲线呈现出典型弹性-塑性强化的变形特征;材料的屈服强度和强度极限均反映出材料有明显的温度软化效应。扫描电镜结果显示,Zr/PTFE活性材料的主要失效机制是金属颗粒和聚四氟乙烯基体的脱粘以及聚四氟乙烯基体的变形。 展开更多

关键词 锆/聚四氟乙烯 活性材料 分离式霍普金森压杆 撞击反应特性 动态压缩

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受热弹性复合球体空化问题的分析 被引量：3

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作者 尚新春 张锐 任会兰 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2011年第5期556-562,共7页

研究了由两种弹性固体材料组成的复合球体,在均匀变温场作用下的空化问题.采用了几何大变形的有限对数应变度量和Hooke弹性固体材料的本构关系,建立了问题的非线性数学模型.求出了复合球体大变形热弹性膨胀的参数形式的解析解.给出了空... 研究了由两种弹性固体材料组成的复合球体,在均匀变温场作用下的空化问题.采用了几何大变形的有限对数应变度量和Hooke弹性固体材料的本构关系,建立了问题的非线性数学模型.求出了复合球体大变形热弹性膨胀的参数形式的解析解.给出了空穴萌生时临界温度随几何参数和材料参数的变化曲线,以及空穴增长的分岔曲线.算例的数值结果指出:超过临界温度后空穴半径将迅速增大,并且空穴萌生时环向应力将成为无限大,这意味着如果内部球体是弹塑性材料,则会在空穴表面附近产生塑性变形而造成材料的局部损伤.另外,当内部球体材料的弹性接近于不可压时,复合球体可以在较低的变温下空化. 展开更多

关键词 空化 热膨胀 非线性大变形 复合球体

在线阅读 下载PDF 职称材料