霍普金森装置校准高应变率标准样品研制

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作者 高波 冯家臣 +5 位作者 彭刚 王绪财 王伟 陈春晓 张彬 卢振宇 《力学与实践》 2024年第3期617-624,共8页

为满足霍普金森装置校准工作的需要,研制了高应变率校准标准样品,围绕降低样品高应变率下试验结果的离散性,从样品选材、界面控制、晶粒细化3方面展开研究。研究表明,低硬度纯铜材料适合制作霍普金森杆校准标准样品,通过控制样品平行度... 为满足霍普金森装置校准工作的需要,研制了高应变率校准标准样品,围绕降低样品高应变率下试验结果的离散性,从样品选材、界面控制、晶粒细化3方面展开研究。研究表明,低硬度纯铜材料适合制作霍普金森杆校准标准样品,通过控制样品平行度及端面摩擦,利用等通道转角挤压方法进行晶粒细化,制作的标准样品在高应变率下的试验结果具有良好一致性。随着应变速率提高,纯铜晶粒尺寸呈增大趋势,高应变速率下的纯铜标准样品均为超细晶粒组织,试验结果离散性小,可满足霍普金森装置校准工作需要。 展开更多

关键词 霍普金森装置 校准 标准样品 离散性

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复合材料层板的抗贯穿机理与模拟研究 被引量：15

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作者 彭刚 王绪财 +1 位作者 刘原栋 冯家臣 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期337-345,共9页

为了研究树脂基纤维增强复合材料层板的抗侵彻贯穿机理和动态力学行为与抗侵彻毁伤的关系,通过球形破片模拟弹贯穿实验表征了复合材料层板抗高速侵彻的吸能特性;通过高速摄影技术分析了层板贯穿过程的瞬态变形失效特点;采用CT扫描成像及... 为了研究树脂基纤维增强复合材料层板的抗侵彻贯穿机理和动态力学行为与抗侵彻毁伤的关系,通过球形破片模拟弹贯穿实验表征了复合材料层板抗高速侵彻的吸能特性;通过高速摄影技术分析了层板贯穿过程的瞬态变形失效特点;采用CT扫描成像及SEM电镜分析等手段研究了复合材料层板的抗贯穿破坏耗能模式。实验结果显示,高速冲击下层板抗贯穿吸能与入射速度成正比;高速侵彻过程是复合材料层板高应变率变形的动态过程,高应变率动态力学行为对复合层板抗贯穿吸能特性影响显著;冲击波在层板中的传播特性决定了不同破坏模式阶段的划分以及损伤区域的范围。基于复合层板高速贯穿下的动力学瞬态分析,建立了复合层板抗高速侵彻吸能的两阶段动态破坏模型,模型计算值与实验值符合良好。研究结果表明,应变率效应与惯性效应在复合材料层板抗侵彻性能分析中是不可忽视的2个关键因素。 展开更多

关键词 爆炸力学 抗弹性能 侵彻机理 复合材料层板 动态性能 贯穿分析模型

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超高分子量聚乙烯复合材料抗多发弹性能试验研究 被引量：8

3

作者 王绪财 王伟 +3 位作者 陈春晓 高波 冯家臣 彭刚 《中国测试》 CAS 北大核心 2018年第10期145-150,共6页

为研究防弹衣用软质超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料在多发弹打击下的防护效能变化,通过弹道试验对多发弹打击下复合材料的抗弹性能和结构损伤以及弹丸变形破坏特征进行试验研究,分析弹靶作用机制。结果表明:软质UHMWPE防弹材料经多... 为研究防弹衣用软质超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料在多发弹打击下的防护效能变化,通过弹道试验对多发弹打击下复合材料的抗弹性能和结构损伤以及弹丸变形破坏特征进行试验研究,分析弹靶作用机制。结果表明:软质UHMWPE防弹材料经多发弹打击后,其抗弹性能明显下降且分散性变大;弹道冲击条件下,铅芯弹丸和靶材的高应变率材料力学行为、弹丸变形机制、靶材结构对弹丸的应力积累机制等均是影响防护材料抗弹性能优劣的根本因素,是其机理研究的关键。 展开更多

关键词 复合材料 抗弹性能 多发弹打击 抗弹机理

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复合材料层板冲击剪切实验技术研究 被引量：3

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作者 彭刚 冯家臣 +3 位作者 刘原栋 王丹勇 王绪财 李树虎 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期30-35,共6页

基于HOPKINSON杆冲击剪切试验技术、复合材料层板的材料性能及应用特点的分析,对"杆-管"冲击剪切动态力学性能实验技术进行了改进优化,解决了输入杆跳动、同轴调节困难、结果分散大等实验技术问题。根据输入杆、输出管和复合... 基于HOPKINSON杆冲击剪切试验技术、复合材料层板的材料性能及应用特点的分析,对"杆-管"冲击剪切动态力学性能实验技术进行了改进优化,解决了输入杆跳动、同轴调节困难、结果分散大等实验技术问题。根据输入杆、输出管和复合材料试样的匹配分析,确立了输入杆、试样和输出管针对动态冲击剪切实验的约束尺寸条件。通过有限元数值分析,研究了预置剪切间隙对冲击剪切的影响,研究认为0.2 mm～0.3 mm间隙设计对Ф14.5 mm输入杆冲击2mm～4 mm层板试样的冲剪试验是合适的。冲击剪切实验数据表明,加载率对玻纤增强复合材料层板的动态剪切力学性能影响明显。 展开更多

关键词 动态 复合材料层板 冲击剪切 实验技术 HOPKINSON杆

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高强度钢壳体战斗部爆炸破碎无网格法数值仿真 被引量：6

5

作者 张鹏 任杰 +1 位作者 王绪财 徐豫新 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期47-52,共6页

为研究高强度钢壳体战斗部破碎过程及质量和速度分布特征的数值仿真方法,以"飞鱼"导弹战斗部为例,壳体采用光滑粒子动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法进行战斗部爆炸驱动壳体膨胀及破碎过程的数值仿真,炸药采... 为研究高强度钢壳体战斗部破碎过程及质量和速度分布特征的数值仿真方法,以"飞鱼"导弹战斗部为例,壳体采用光滑粒子动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法进行战斗部爆炸驱动壳体膨胀及破碎过程的数值仿真,炸药采用Lagrange单元,壳体和端盖采用SPH单元,进行Lagrange与SPH算法耦合实现炸药爆炸驱动壳体破碎。通过选取不同尺寸的SPH粒子分别进行计算,获得破片数随SPH粒子尺寸变化的规律以及战斗部爆炸形成破片的质量与速度分布特征,并对比传统Mott公式和Gurney公式的工程计算结果,得到SPH粒子尺寸为0.25 cm时所建立的仿真模型与工程计算较为吻合。采用经过工程计算验证过的模型进行仿真计算,获得爆炸载荷作用下战斗部壳体各段与端盖的质量和速度分布规律、每个破片的质量与速度分布以及各段形成破片的飞散方向与飞散角。 展开更多

关键词 高强度钢壳体 数值仿真 SPH法 破片质量分布 破片速度分布

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高速弹体侵彻钢/陶瓷/超高分子量聚乙烯纤维/钢实验 被引量：5

6

作者 张鹏 王志军 +2 位作者 马武伟 王绪财 张雁思 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期104-109,共6页

为研究多层结构不同材料复合靶抗高速弹体的侵彻性能与抗弹机理,设计5 mm低碳钢面板+20 mm陶瓷板+20mm陶瓷板+20 mm超高分子量聚乙烯纤维板+20 mm间隔层+10 mm低碳钢背板的多层介质复合靶结构,单层陶瓷板由陶瓷小块黏结并经玻璃纤维层... 为研究多层结构不同材料复合靶抗高速弹体的侵彻性能与抗弹机理,设计5 mm低碳钢面板+20 mm陶瓷板+20mm陶瓷板+20 mm超高分子量聚乙烯纤维板+20 mm间隔层+10 mm低碳钢背板的多层介质复合靶结构,单层陶瓷板由陶瓷小块黏结并经玻璃纤维层包裹而成,双层陶瓷板以超高分子量聚乙烯纤维板为背板支撑并与板后间隔层构成吸能夹层。通过采用质量为40 g、尺寸为?12.8 mm×40 mm的平头圆柱形弹体高速撞击靶板,获得弹体对该结构靶板侵彻的弹道极限。结果表明,40 g弹体对该多层介质复合结构靶板侵彻的弹道极限速度为1 628.5 m/s,各层结构抗弹作用结合良好,抗高速弹体侵彻性能显著。 展开更多

关键词 冲击动力学 复合结构 抗弹机理 穿甲力学

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小变形条件下聚合物本构关系研究 被引量：1

7

作者 高波 彭刚 +3 位作者 冯家臣 王绪财 王伟 陈春晓 《中国测试》 CAS 北大核心 2016年第10期119-122,共4页

通过两种工程塑料不同温度条件下的准静态和动态压缩试验,研究这两种工程塑料的应力应变特性。同时,为描述所研究聚合物在高温、高应变率下的应力-应变特性,基于Johnson-Cook本构模型,建立一种形式简洁、便于参数拟合的聚合物本构模型... 通过两种工程塑料不同温度条件下的准静态和动态压缩试验,研究这两种工程塑料的应力应变特性。同时,为描述所研究聚合物在高温、高应变率下的应力-应变特性,基于Johnson-Cook本构模型,建立一种形式简洁、便于参数拟合的聚合物本构模型。分别利用聚甲醛和密胺树脂在准静态下和高应变率条件下的真应力-真应变曲线,对模型进行参数拟合和标定,结果表明:在高温、高应变率条件下,模型可以预测到5%应变以前的应力-应变关系,与聚合物力学性质符合率良好。 展开更多

关键词 本构关系 参数标定 Johnson-Cook模型 聚甲醛 密胺树脂

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防护材料抗破片性能试验模拟表征技术研究进展 被引量：1

8

作者 王伟 彭刚 +1 位作者 冯家臣 王绪财 《四川兵工学报》 CAS 2014年第4期52-56,共5页

指出了破片侵彻试验中所用破片质量的变化趋势,详细介绍了3种新型破片发射装置;从弹托的制作材料、无差别分瓣式设计、空气动力学弹托分离技术和拦截弹托分离技术4个方面分析阐述了弹托设计与分离技术;比较说明了吸能、弹道极限V50和比... 指出了破片侵彻试验中所用破片质量的变化趋势,详细介绍了3种新型破片发射装置;从弹托的制作材料、无差别分瓣式设计、空气动力学弹托分离技术和拦截弹托分离技术4个方面分析阐述了弹托设计与分离技术;比较说明了吸能、弹道极限V50和比吸能等抗破片性能表征指标在实际应用中的情况;展望了防护材料抗破片性能试验模拟表征技术的发展方向。 展开更多

关键词 高速侵彻 模拟破片 弹托 模拟表征技术

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承载抗冲击部件用改性POM动态压缩性能研究

9

作者 陈春晓 彭刚 +3 位作者 冯家臣 王绪财 王伟 王宝生 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期114-116,共3页

针对改性POM承载部件在极端环境抗冲击服役条件下的应用,基于SHPB动态压缩实验技术,对改性POM材料在-40~70℃试验温度条件下的动态压缩力学性能进行试验研究,动态压缩试验在800、1 400、2 300、3 100 s-1的应变率下开展。研究发现:热塑... 针对改性POM承载部件在极端环境抗冲击服役条件下的应用,基于SHPB动态压缩实验技术,对改性POM材料在-40~70℃试验温度条件下的动态压缩力学性能进行试验研究,动态压缩试验在800、1 400、2 300、3 100 s-1的应变率下开展。研究发现:热塑性改性POM工程塑料的最大压缩应力随应变率的提升而增大,力学性能具有显著的应变率效应,且高温下更明显;在实验温度范围内改性POM的力学行为呈现出高速韧性;在1 400、2 300、3 100 s-1应变率下,材料在-40℃的最大压缩应力比70℃提高约16.0%、18.1%和11.3%,而对应失效应变明显减小,改性POM材料的力学性能呈现出显著的温度依赖性。 展开更多

关键词 改性POM 动态压缩 应变率效应 温度依赖性

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软质防护材料抗微型高速球形破片性能的试验研究

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作者 王伟 彭刚 +1 位作者 冯家臣 王绪财 《四川兵工学报》 CAS 2014年第8期32-35,42,共5页

为了研究软质防护材料抗微型高速爆炸破片的抗弹性能和防护机理,选择手榴弹用0.11 g(Ф3 mm)典型预制钢珠作为试验用球形破片,在(1 848±60)m/s的速度范围内对芳纶纤维平纹织物、ZT160和ZT75高分子聚乙烯纤维单向布(PEUD)3种叠合材... 为了研究软质防护材料抗微型高速爆炸破片的抗弹性能和防护机理,选择手榴弹用0.11 g(Ф3 mm)典型预制钢珠作为试验用球形破片,在(1 848±60)m/s的速度范围内对芳纶纤维平纹织物、ZT160和ZT75高分子聚乙烯纤维单向布(PEUD)3种叠合材料分别进行了弹道侵彻试验研究。结果表明,当防护材料抗0.11 g球形破片的弹道极限V0在1 848 m/s左右时,芳纶织物、ZT160PEUD布和ZT75PEUD布3种叠合材料的极限比吸能分别达到5.9 J·m2/kg、7.2 J·m2/kg和6.1 J·m2/kg。结合对材料破坏模式的分析,认为3种防护材料中ZT160PEUD布抗0.11 g球形破片超高速侵彻的性能最好。 展开更多

关键词 软质防护材料 球形破片 抗弹性能 比吸能

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陶瓷复合靶板抗侵彻性能试验及数值研究 被引量：6

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作者 高华 熊超 +2 位作者 殷军辉 邓辉咏 王绪财 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期38-42,共5页

为研究叠层复合靶板结构对防护性能的影响机理,对两种不同排布结构的靶板进行侵彻试验及数值模拟研究。根据DOP(depth-of-penetration)实验方法,进行14.5 mm穿甲弹对10 mm厚氧化铝陶瓷+10 mm芳纶板+6 mm 616装甲钢以及10 mm厚氧化铝陶瓷... 为研究叠层复合靶板结构对防护性能的影响机理,对两种不同排布结构的靶板进行侵彻试验及数值模拟研究。根据DOP(depth-of-penetration)实验方法,进行14.5 mm穿甲弹对10 mm厚氧化铝陶瓷+10 mm芳纶板+6 mm 616装甲钢以及10 mm厚氧化铝陶瓷+6 mm 616装甲钢+10 mm芳纶板两种结构靶板的侵彻试验研究,通过数值模拟进一步分析弹丸侵彻不同排布结构的靶板变形破坏过程。结果表明:两种靶板结构中前者防护性能优于后者,其防护系数分别为3.41和3.30;装甲钢作为芳纶支撑板,有助于增加弹丸侵彻阻力;芳纶位于陶瓷板及装甲钢之间,有助于缓解二次冲击对陶瓷板的损伤。 展开更多

关键词 复合结构 DOP试验 抗弹性能 破坏模式 数值模拟

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多层异质陶瓷复合靶板抗侵彻试验及数值模拟 被引量：4

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作者 高华 熊超 +2 位作者 殷军辉 邓辉咏 王绪财 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2019年第1期89-93,98,共6页

为研究结构形式及泡沫铝夹芯对多层异质陶瓷复合靶板抗侵彻性能的影响,根据DOP试验方法,利用14. 5 mm穿甲弹对4种不同结构多层异质陶瓷复合靶板进行侵彻试验研究,通过数值仿真对4种结构靶板抗侵彻性能进行模拟,验证模型的正确性,并分析... 为研究结构形式及泡沫铝夹芯对多层异质陶瓷复合靶板抗侵彻性能的影响,根据DOP试验方法,利用14. 5 mm穿甲弹对4种不同结构多层异质陶瓷复合靶板进行侵彻试验研究,通过数值仿真对4种结构靶板抗侵彻性能进行模拟,验证模型的正确性,并分析泡沫铝厚度对复合装甲结构抗侵彻性能的影响。结果表明:10 mm陶瓷+10 mm芳纶+6 mm 616装甲钢的防护性能最优,泡沫铝夹芯结构有助于减小陶瓷板损伤面积,提升抗多次打击能力;装甲钢作为芳纶支撑板,有助于增加弹丸侵彻阻力;泡沫铝厚度对靶板防护性能影响显著。 展开更多

关键词 爆炸力学 复合结构 泡沫铝 DOP试验 抗弹性能 数值模拟

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基于激光干涉测量的霍普金森杆动态应变校准技术 被引量：3

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作者 高波 冯家臣 +6 位作者 彭刚 刘原栋 王伟 张彬 王绪财 陈春晓 卢振宇 《中国测试》 CAS 北大核心 2022年第S02期128-132,共5页

针对霍普金森杆测试技术缺乏校准途径的问题,提出基于激光干涉测量技术的霍普金森杆动态应变校准技术。通过激光干涉仪对霍普金森杆自由面速度直接测量,经计算得到应变脉冲,与霍普金森杆应变计输出信号比对,实现对霍普金森杆动态应变测... 针对霍普金森杆测试技术缺乏校准途径的问题,提出基于激光干涉测量技术的霍普金森杆动态应变校准技术。通过激光干涉仪对霍普金森杆自由面速度直接测量,经计算得到应变脉冲,与霍普金森杆应变计输出信号比对,实现对霍普金森杆动态应变测量的校准和量值溯源,并通过动态应变脉冲信号波形整形,提高了校准结果准确度。试验表明,该校准方式操作简便、重复性好、准确度高,动态应变校准范围可达500με至3300με,可为霍普金森杆测试技术提供计量保障。 展开更多

关键词 校准 应变计 激光干涉仪 霍普金森杆

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高应变率下的芳纶纤维增强复合材料拉伸试验研究

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作者 刘原栋 彭刚 +1 位作者 冯家臣 王绪财 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期95-98,共4页

利用爆炸膨胀环实验技术对芳纶纤维增强复合材料(KFRC)进行高应变率(104s-1)下的力学特性研究,用铜丝汽化引爆装药的方法对驱动环进行能量加载,采用激光位移干涉仪测试试样环自由膨胀时的质点速度,实现了KFRC在104s-1应变率下的一维拉... 利用爆炸膨胀环实验技术对芳纶纤维增强复合材料(KFRC)进行高应变率(104s-1)下的力学特性研究,用铜丝汽化引爆装药的方法对驱动环进行能量加载,采用激光位移干涉仪测试试样环自由膨胀时的质点速度,实现了KFRC在104s-1应变率下的一维拉伸破坏,获取该材料的速度-时间曲线和应力-应变关系,并与在准静态、中高应变率下试验得到的数据进行比较。结果表明,KFRC具有较为明显的应变率效应,其在高应变率下的拉伸强度比常规试验下的提高近30%。 展开更多

关键词 膨胀环 高应变率 动态拉伸

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