不同密度弹丸对水冰的超高速撞击成坑实验 被引量：4

1

作者 兰胜威 柳森 +3 位作者 覃金贵 任磊生 李毅 黄洁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1053-1058,共6页

为了研究冰冻天体表面撞击坑的形成与演化,开展了水冰的超高速撞击成坑实验。使用二级轻气炮发射1.0 mm直径的球形弹丸,以3 km/s、5 km/s和7 km/s速度对圆柱状冰块进行撞击。弹丸材料包括聚碳酸酯和不锈钢两种,冰块温度为253 K。实验观... 为了研究冰冻天体表面撞击坑的形成与演化,开展了水冰的超高速撞击成坑实验。使用二级轻气炮发射1.0 mm直径的球形弹丸,以3 km/s、5 km/s和7 km/s速度对圆柱状冰块进行撞击。弹丸材料包括聚碳酸酯和不锈钢两种,冰块温度为253 K。实验观察到了不同弹丸和不同速度条件下,冰块中撞击坑的形貌特征。对撞击坑直径、深度和剖面形状进行了测量,并与文献中铝弹丸对水冰的撞击坑进行了比较分析。获得了水冰撞击坑特征随撞击参数的变化规律,结果表明:撞击坑直径和深度的主导机制不同,坑深主要由弹丸侵彻作用形成,而坑径主要由冰块的剥落所致;坑深比坑径具有更强的对于弹丸密度的依赖性,高密度弹丸撞击坑直径具有比低密度弹丸更强的对于撞击速度的依赖性;撞击坑体积与撞击能量成正比,高密度弹丸形成的撞击坑直径表现出"能量缩比"行为,而低密度弹丸形成的撞击坑直径表现出"动量缩比"行为。 展开更多

关键词 撞击坑 水冰 超高速碰撞 行星 太阳系

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超高速撞击RDX光辐射特征测量试验 被引量：3

2

作者 刘立恒 马兆侠 +3 位作者 杜雪飞 柳森 范晓樯 石安华 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期291-298,共8页

为探究黑索金(RDX)靶材超高速撞击辐射特征,在超高速碰撞靶上开展了铝球超高速撞击RDX光辐射特征测量试验。获得了2A12铝球以约3 km/s、6 km/s的速度撞击空药盒、盒装RDX、裸装RDX等靶材的紫外、可见光典型波段的光谱辐射强度。试验发现... 为探究黑索金(RDX)靶材超高速撞击辐射特征,在超高速碰撞靶上开展了铝球超高速撞击RDX光辐射特征测量试验。获得了2A12铝球以约3 km/s、6 km/s的速度撞击空药盒、盒装RDX、裸装RDX等靶材的紫外、可见光典型波段的光谱辐射强度。试验发现:超高速撞击不同靶材的辐射特性显著不同,撞击空药盒存在1个辐射峰、总辐射时间最短,撞击盒装RDX存在2个辐射峰、总辐射时间次之,撞击裸装RDX存在多个辐射峰、总辐射时间最长;撞击冲击波效应产生的强辐射波段与爆轰产生的强辐射波段显著不同;撞击冲击波效应产生的光谱辐射强度随撞击速度的增大而增强。不同靶材辐射特性的显著差异,可作为目标爆炸程度的判断依据;该试验结果可为理论研究和数值模拟提供参考。 展开更多

关键词 超高速撞击 RDX 爆轰 光辐射强度 温度

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铝-铝超高速撞击气化产物运动特性测量与分析 被引量：1

3

作者 杜雪飞 石安华 +2 位作者 马兆侠 黄洁 柳森 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期83-91,共9页

根据超高速撞击条件下气化产物的产生机理和辐射特性,设计了获取气化产物冲击波运动速度的序列成像测量方法,并在超高速碰撞靶上开展了直径4.5 mm铝球以6 km/s左右速度撞击2A12中厚铝板的试验,测量得到了撞击气化产物冲击波的运动序列图... 根据超高速撞击条件下气化产物的产生机理和辐射特性,设计了获取气化产物冲击波运动速度的序列成像测量方法,并在超高速碰撞靶上开展了直径4.5 mm铝球以6 km/s左右速度撞击2A12中厚铝板的试验,测量得到了撞击气化产物冲击波的运动序列图像,对撞击气化产物冲击波运动半径、速度、气化产物总能和波后流场参量分布等进行了定量分析,获得了铝-铝超高速撞击气化产物的运动特性。研究表明:设计的测量方法能很好地获得撞击气化产物冲击波不同时刻的位置信息,可为分析气化产物运动特性提供数据支持;测量所得气化产物冲击波运动半径随时间变化关系与Taylor点爆炸模型拟合结果相符,证明了该模型理论可用于超高速撞击气化产物运动特性相关研究。 展开更多

关键词 超高速撞击 气化产物 运动特性 测量方法

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一种基于动态区域分解的SPH并行算法研究及应用

4

作者 陈鸿 黄洁 +1 位作者 李毅 柳森 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3717-3723,共7页

为提高SPH(光滑粒子流体动力学)方法的计算速度和大规模仿真能力,发展了一种基于动态区域分解的SPH并行算法。采用基于维度的因数分解法实现任意数目的并行计算区域分解。采用二分法实现快速并行切割面搜索。通过改进子区域分配方法,有... 为提高SPH(光滑粒子流体动力学)方法的计算速度和大规模仿真能力,发展了一种基于动态区域分解的SPH并行算法。采用基于维度的因数分解法实现任意数目的并行计算区域分解。采用二分法实现快速并行切割面搜索。通过改进子区域分配方法,有效减少计算节点间通信数据量。基于该算法开发了并行SPH计算软件PTS,并对弹丸超高速斜撞击平板形成碎片云过程进行了并行SPH仿真。仿真结果表明:该算法适应大规模冲击动力学仿真,可有效保证仿真过程中的负载平衡,并具有较好的线性加速特性。 展开更多

关键词 SPH 并行计算 动态区域分解 超高速碰撞 并行计算效率

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多箱室结构内部爆炸损伤特性研究 被引量：10

5

作者 姚术健 张舵 +2 位作者 卢芳云 陈旭光 覃金贵 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期87-91,共5页

运用数值仿真和模型试验验证相结合的方法,研究了多箱室结构在内部爆炸载荷作用下的损伤特性。在内爆作用下,箱体呈现出大挠曲变形、板中心冲切破口、箱体角隅处破坏、板边缘撕裂以及板近似直剪破坏等5种破坏模式。在箱室内爆模型试验... 运用数值仿真和模型试验验证相结合的方法,研究了多箱室结构在内部爆炸载荷作用下的损伤特性。在内爆作用下,箱体呈现出大挠曲变形、板中心冲切破口、箱体角隅处破坏、板边缘撕裂以及板近似直剪破坏等5种破坏模式。在箱室内爆模型试验中观测到的破坏模式与数值模拟的破坏模式吻合较好。根据量纲分析理论,提出了一个适用于内爆响应分析的无量纲数,并将无量纲数应用于内爆破坏模式的分析中,结合大量工况的数值模拟结果,得到了破坏模式的分布图和快速预测经验公式。 展开更多

关键词 爆炸力学 内部爆炸 损伤特性 破坏模式 无量纲数

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SHPB实验加载方式对PBX炸药力学响应的影响研究 被引量：4

6

作者 李俊玲 王硕 +2 位作者 傅华 谭多望 卢芳云 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期824-829,共6页

高聚物粘结剂炸药(PBX)炸药的损伤本构关系是炸药安全性研究的重要基础课题之一。研究PBX炸药的损伤本构关系需要建立在准确获取和认识PBX炸药的动态力学响应基础之上。为此,针对某PBX炸药的SHPB实验,详细探讨加载方式的细节设计对PBX... 高聚物粘结剂炸药(PBX)炸药的损伤本构关系是炸药安全性研究的重要基础课题之一。研究PBX炸药的损伤本构关系需要建立在准确获取和认识PBX炸药的动态力学响应基础之上。为此,针对某PBX炸药的SHPB实验,详细探讨加载方式的细节设计对PBX炸药力学响应的影响。通过采用不同应变加速度、不同加载脉宽以及重复加载等方法,分析了不同加载条件对PBX炸药力学响应的影响,并获得了一系列不同加载脉宽、不同加载应变率的应力应变曲线。采用扫描电镜观察回收试样最终损伤形态,分析了PBX炸药动态单轴压缩下的损伤发展过程及其在应力应变关系上的表现。结果表明:应变加速度过大仍会对PBX炸药形成一定的冲击加载,造成额外损伤;经历动态单轴压缩后破坏的试样表现为晶体多次穿晶断裂甚至碎裂;典型PBX炸药的损伤本构关系可从微裂纹的产生、稳定扩展,穿越晶界失稳扩展来描述。 展开更多

关键词 固体力学 高聚物粘结剂炸药(PBX) 霍普金森压杆(SHPB) 损伤

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冲击波加载下TNT的初始反应路径及产物光谱特征研究 被引量：2

7

作者 牛振威 唐梅 +2 位作者 葛妮娜 张修路 马兆侠 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2022年第2期83-97,共15页

本文首先通过量子分子动力学方法结合多尺度冲击技术研究固相TNT晶体在冲击波加载下的初始分解反应路径及其产物组分变化.通过综合分析键长变化、电子布居和中间产物的存在寿命三个要素给出了不同冲击波速(3-15 km/s)下2类可能的初始分... 本文首先通过量子分子动力学方法结合多尺度冲击技术研究固相TNT晶体在冲击波加载下的初始分解反应路径及其产物组分变化.通过综合分析键长变化、电子布居和中间产物的存在寿命三个要素给出了不同冲击波速(3-15 km/s)下2类可能的初始分解路径:在低速冲击下(≤7 km/s),TNT发生部分分解和聚合,分解主要源于C-NO_(2)键的断裂,初始分解产物以NO_(2)为主;在高速冲击下(≥9 km/s)则发生完全分解,分解主要始于六元环的形成,即NO_(2)基团上的O与相邻CH_(3)基团上的H相结合,然后六元环被打破,生成了OH自由基,初始分解产物以CN、CO、C_(2)和OH为主.另外,根据模拟数据我们从理论上给出了TNT(ρ_(0)=1.7 g/cm^(3))冲击Hugoniot关系为U_(s)=3.377+1.363 u.随后以分子光谱理论为基础,采用含时密度泛函理论获取这些主要分解产物的紫外可见吸收谱、荧光发射谱及振动分辨的荧光发射谱.此项研究有助于我们深入认识TNT高温高压状态方程、分解反应机理及主要产物的光学特征,进而支撑超高速碰撞条件下的试验诊断. 展开更多

关键词 TNT 分解机理 产物组分 发射光谱 光谱精细结构

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冲击诱导CL-20/TNT含能共晶初始分解机制 被引量：2

8

作者 刘海 李毅 +2 位作者 陈鸿 马兆侠 周智炫 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2019年第6期186-191,共6页

采用ReaxFF反应力场分子动力学方法,同时结合活塞加载模拟了0.8~4.0 km/s撞击速度下CL-20/TNT含能共晶的物理化学过程。冲击波入射至CL-20/TNT共晶中,随着冲击波强度的增加,初始反应路径主要分为3种:当u p=0.8 km/s,冲击压缩作用下CL-2... 采用ReaxFF反应力场分子动力学方法,同时结合活塞加载模拟了0.8~4.0 km/s撞击速度下CL-20/TNT含能共晶的物理化学过程。冲击波入射至CL-20/TNT共晶中,随着冲击波强度的增加,初始反应路径主要分为3种:当u p=0.8 km/s,冲击压缩作用下CL-20聚合形成二聚体,无CL-20和TNT分解;当u p介于1.0~2.0 km/s,CL-20聚合和分解同时存在,并且聚合和分解的程度随着冲击波强度的增加而增加,但聚合过程占主导;当压缩区压力高于爆轰压力后,冲击引发CL-20/TNT共晶直接分解占主导作用,NO 2的数量明显增多并快速增加,而二聚体的数量逐渐减少。冲击引发CL-20/TNT共晶反应起爆的初始分解路径为CL-20中N-NO2键的断裂,另外,采用冲击雨贡纽关系计算得到CL-20/TNT共晶冲击起爆压力为11.15 GPa。CO2,N2,H2O为支撑能量释放的主要产物,并且,N2首先形成,H2O和CO2随后产生。 展开更多

关键词 含能共晶 反应力场 冲击波 分子动力学 分解机制

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CL-20/HMX共晶冲击起爆模拟 被引量：2

9

作者 刘海 李毅 +2 位作者 李俊玲 马兆侠 陈鸿 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期21-28,共8页

采用非平衡分子动力学方法模拟了CL-20/HMX共晶炸药冲击压缩和化学反应行为,获得了密度以及粒子速度的时空分布、冲击雨贡纽、冲击起爆压力、爆轰压力等数据,以及主要中间产物和稳定产物分布。模拟结果显示,共晶的初始分解路径是CL-20中... 采用非平衡分子动力学方法模拟了CL-20/HMX共晶炸药冲击压缩和化学反应行为,获得了密度以及粒子速度的时空分布、冲击雨贡纽、冲击起爆压力、爆轰压力等数据,以及主要中间产物和稳定产物分布。模拟结果显示,共晶的初始分解路径是CL-20中N—NO2键断裂,主要稳定产物是N2、CO2和H2O。CL-20和HMX的分解速率随着冲击波速度的增加而增加,并且逐渐接近,但各冲击条件下CL-20分子的衰减速率均大于HMX。 展开更多

关键词 CL-20/HMX共晶 冲击波 冲击雨贡纽 化学反应

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驱动气体的密度梯度对弹丸发射速度的影响 被引量：1

10

作者 王马法 李俊玲 柳森 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期10-19,共10页

为进一步提升轻气炮的发射能力,提出采用梯度气体替代单一氢气或氦气作为驱动气体的方法,通过对等直径发射器进行分析,建立了弹丸在梯度气体驱动下的加速运动模型,对比了氖-氦梯度气体驱动与单一氦气驱动的发射能力差异,分析了梯度气体... 为进一步提升轻气炮的发射能力,提出采用梯度气体替代单一氢气或氦气作为驱动气体的方法,通过对等直径发射器进行分析,建立了弹丸在梯度气体驱动下的加速运动模型,对比了氖-氦梯度气体驱动与单一氦气驱动的发射能力差异,分析了梯度气体参数对发射性能的影响。结果表明,与单一氦气驱动相比,氖-氦梯度气体驱动能够提升0.4~1.4 km/s的发射速度或降低0.2~0.9 GPa的发射过载;气体的密度和活塞的运动速度对发射速度和过载的影响最大,气体压力和多方气体指数的影响次之;梯度气体中,高密度气体应选择多方气体指数和密度较高的气体(如氖气、氩气等);梯度气体界面位置(高密度气体占比)对发射速度的影响不大,但高密度气体占比少有利于降低弹底压力。 展开更多

关键词 超高速发射 等直径发射器 梯度气体 理论模型

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冲击波加载下RDX初始反应机理及分解产物光谱特征 被引量：1

11

作者 牛振威 曾淑琼 +2 位作者 唐梅 葛妮娜 马兆侠 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期658-665,共8页

为了理解含能材料微观起爆机理,利用自洽电荷紧束缚密度泛函理论结合多尺度冲击模拟技术研究了固相RDX晶体在冲击波加载下的分解过程,采用含时密度泛函理论获取主要稳定产物的荧光发射谱及振动分辨的发射谱。结果表明,在低速冲击下(冲... 为了理解含能材料微观起爆机理,利用自洽电荷紧束缚密度泛函理论结合多尺度冲击模拟技术研究了固相RDX晶体在冲击波加载下的分解过程,采用含时密度泛函理论获取主要稳定产物的荧光发射谱及振动分辨的发射谱。结果表明,在低速冲击下(冲击波速度≤8km/s),温度随时间上升缓慢且达到平衡后不超过1700K,RDX未完全引爆,初始分解反应源于N—NO_(2)键的断裂,模拟时长超过10ps后产物随时间变化趋于稳定,最终稳定产物以NO_(2)、NO和H_(2)O为主;在高速冲击下(冲击波速度≥9km/s),平衡温度和应力显著增加,RDX完全引爆,N—NO_(2)键受到高压抑制,初始分解反应源于C—H键和主环上C—N键的断裂,模拟时长超过3~5ps后产物随时间变化趋于稳定,最终稳定产物以N_(2)、CO和H_(2)O为主。模拟结果反映出固相RDX在冲击作用下初始起爆过程具有显著的分段特性。CN_(2)分子的电子从第二激发态(E=-4007.3eV)向基态(E=-4010.8eV)跃迁,发射谱线波长为354nm,摩尔吸收系数为7413934801dm 3/(mol·cm),并且随着温度的升高,发射光谱特征峰的波长基本不变,但谱线强度逐渐减弱。 展开更多

关键词 冲击动力学 RDX 初始反应机理 产物组分 发射光谱

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