检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2025年

作者：王文文徐文涛任柯融袁文豪卿华苗继田李翔宇卢芳云郑州大学力学与安全工程学院空军工程大学航空机务士官学校国防科技大学理学院

本研究以填充不同液体介质的铆接箱体为研究对象，开展了基于3D-DIC技术的弹道冲击试验和基于LS-DYNA的有限元数值模拟，研究了液体介质类型对水锤的载荷特性及结构的变形特征的显著影响，并进行相关定量分析。研究发现，射弹动能损失... 详细信息

本研究以填充不同液体介质的铆接箱体为研究对象，开展了基于3D-DIC技术的弹道冲击试验和基于LS-DYNA的有限元数值模拟，研究了液体介质类型对水锤的载荷特性及结构的变形特征的显著影响，并进行相关定量分析。研究发现，射弹动能损失量与射弹入靶速度(v0)和液体密度成正相关，当v0≈1600m/s时，射弹在水中的动能损耗量比航空煤油中大1224J；随着射弹动能损耗量的增大，其传递给后板和铆钉的能量也随之增大；具有双峰特征的冲击波幅值受到液体密度的显著影响，当v0≈1450m/s时，水中前驱波幅值是航空煤油的1.68倍，拖曳波幅值是航空煤油的1.72倍；液体密度对箱体前板失效模式无明显影响，但对箱体后板影响较大，充水箱体后板在v0≈1450m/s时的平均破孔尺寸比航空煤油大17.24cm，后板变形过程中还会牵引铆钉发生变形，甚至断裂。研究结果对于水替代航空煤油的水锤等效试验设计具有一定参考价值。

关键词：动力学响应水锤效应弹道试验有限元模拟不同液体介质

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Al/Ni基含能结构材料冲击释能行为实验与数值模拟研究

Al/Ni基含能结构材料冲击释能行为实验与数值模拟研究

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作者：任柯融国防科技大学

学位级别：硕士

近40年来,随着高效毁伤战斗部技术的提出与发展,含能破片的概念也应运而出,含能破片是指同时具有类似钝感破片侵彻穿甲特性和冲击诱发释能反应特性的一种新型战斗部毁伤元,其相对于传统钝性破片,可以大幅提升战斗部毁伤威力。制备含能... 详细信息

近40年来,随着高效毁伤战斗部技术的提出与发展,含能破片的概念也应运而出,含能破片是指同时具有类似钝感破片侵彻穿甲特性和冲击诱发释能反应特性的一种新型战斗部毁伤元,其相对于传统钝性破片,可以大幅提升战斗部毁伤威力。制备含能破片的材料被称为含能结构材料(Energetic Structural Materials ESMs),作为一种新型材料,准确全面掌握其力学和冲击释能化学反应特性,对于提升战斗部威力、拓展含能结构材料应用领域均具有重要意义。本文选取Al/Ni基含能结构材料为研究对象,采用实验研究、理论计算和数值模拟相结合的方法,以实现含能结构材料冲击释能的力-热-化耦合过程的一体化数值模拟。首先,通过材料试验机和分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bars,SHPB)装置对由热压成型工艺制备的三种Al/Ni基含能结构材料(Al-Ni、Al-Ni-CuO和Al-Ni-MoO3)进行了静、动态实验,研究了材料的压缩力学行为并得到了材料Johnson-Cook本构模型参数,同时采用X射线衍射仪(X-Ray Diffraction,XRD)分析了材料的成分,利用光学显微镜(Optical Microscope,OM)研究了实验前后试样的金相组织结构。其次,基于冷能叠加原理和Wu-Jing方法计算了可视为高致密疏松混合物的Al/Ni基含能结构材料在中低压情况下的状态方程参数。再次,使用直接弹道枪实验研究了三种含能结构材料的冲击释能行为,并基于现有的考虑化学反应效率的冲击诱发化学反应热化学模型计算了在不同弹速时的冲击温度,建立了冲击温度和化学反应程度之间的关系,并拟合得到相关化学动力学方程参数。最后,在LS-DYNA预留的二次开发接口中,自行开发了考虑力-热-化耦合效应的Johnson-Cook本构模型,通过数值仿真计算和实验结果的对比,验证了模型的有效性。本文研究成果可以为含能破片战斗部结构设计提供支撑,为材料、兵器工程等领域的含能材料宏观工程数值仿真计算提供参考方案,对于指导未来高效毁伤战斗部技术开发和提高武器弹药毁伤威力具有重要的现实意义和应用价值。

关键词：含能结构材料 Al/Ni基复合材料材料力学性能疏松态混合物状态方程计算冲击释能行为力-热-化多场耦合效应 LS-DYNA本构模型二次开发

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铆钉布置对搭接接头强度的影响及优化设计

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振动与冲击 2023年第17期42卷 253-264页

作者：韩昊兵徐文涛卿华任柯融郑州大学力学与安全工程学院郑州450000 空军工程大学航空机务士官学校河南信阳464000 国防科技大学理学院长沙410008

针对铆钉布置对铆接搭接接头强度的影响问题,通过有限元方法研究了铆接搭接接头的失效模式及失效机理,以峰值荷载为指标研究了铆钉数量、铆钉行数、铆钉布置、铆钉行距对搭接强度的影响,以线荷载集度为指标,研究了铆钉间距与铆钉边距对... 详细信息

针对铆钉布置对铆接搭接接头强度的影响问题,通过有限元方法研究了铆接搭接接头的失效模式及失效机理,以峰值荷载为指标研究了铆钉数量、铆钉行数、铆钉布置、铆钉行距对搭接强度的影响,以线荷载集度为指标,研究了铆钉间距与铆钉边距对搭接强度的影响,并建立力学模型研究多排铆钉的受力情况,基于响应面法对铆钉布置进行优化。结果表明:当采用多行铆钉布置时,外侧铆钉数较多的一行由于应力集中程度高会首先发生断裂,铆钉布置应采用中间多两边少的布置方式;当铆钉总强度大于板材剩余强度时,铆钉数量和铆钉行数对搭接强度的影响有限,其主要影响搭接构件的破坏形式。响应面优化结果表明:当边距=3.4 d、铆距=5.3d、行距=3.4d时搭接强度最高。研究成果对飞机铆接结构的强度提高具有重要意义。

关键词：铆钉布置破坏机理应力集中线荷载集度力学模型响应面分析

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不同载油量铆接油箱在破片冲击下的动力学响应行为

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工程力学 2024年

作者：徐文涛袁文豪任柯融卿华郑州大学力学与安全工程学院空军工程大学航空机务士官学校国防科技大学理学院

以不同载油量的铆接油箱为研究对象，开展了弹道冲击试验，得到了油箱后壁板变形数据；建立了有限元分析模型，以燃油正中心为入射点，分析了载油量对后壁板变形量、煤油内部压力以及铆钉失效模式的影响规律。结果表明：有限元模型计算... 详细信息

以不同载油量的铆接油箱为研究对象，开展了弹道冲击试验，得到了油箱后壁板变形数据；建立了有限元分析模型，以燃油正中心为入射点，分析了载油量对后壁板变形量、煤油内部压力以及铆钉失效模式的影响规律。结果表明：有限元模型计算结果与实验结果吻合度较高，可用于描述油箱在水锤效应作用下的动力学响应行为；在同一速度下，高载油量下后壁板的塑性变形区域比低载油量状态下的塑形区域大，后壁板的变形模式是塑性铰线和花瓣形裂纹相耦合的形式；在一定范围内，油量的增加能够减少下壁板铆钉的受损程度，入射速度为1000m/s时，载油量为60%，连接油箱后壁板与下壁板中间位置的铆钉会发生断裂，满油状态下，此位置处的铆钉发生弹性变形。

关键词：动力学响应水锤效应有限元仿真流-固耦合铆接油箱

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活性材料冲击释能行为研究进展

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爆炸与冲击 2021年第3期41卷 83-99页

作者：汪德武任柯融江增荣赵宏伟陈荣郭宝月中国人民解放军96901部队北京100094 空军工程大学航空机务士官学校河南信阳464001 国防科技大学文理学院湖南长沙410007

活性材料是一种具备释能特性的新型材料,其在冲击导致的高压/高温作用下可以发生化学反应,释放大量的化学能,因此在破片、聚能破甲战斗部等军事领域有广泛的应用潜力。为了实现对活性材料释能过程的设计与控制,推进活性材料武器化应用进... 详细信息

活性材料是一种具备释能特性的新型材料,其在冲击导致的高压/高温作用下可以发生化学反应,释放大量的化学能,因此在破片、聚能破甲战斗部等军事领域有广泛的应用潜力。为了实现对活性材料释能过程的设计与控制,推进活性材料武器化应用进程,就必须解答活性材料冲击释能行为中所包含的一系列复杂的力-热-化耦合问题。近40年来,对活性材料的冲击释能行为已开展了大量研究,本文在此基础上系统梳理了活性材料的冲击诱发化学反应机理、动力学以及相关效应的研究现状,重点关注活性材料的冲击释能实验表征技术、冲击诱发化学反应理论模型以及考虑力-热-化耦合的冲击压缩数值模拟方法等3方面的研究进展。总结认为,对活性材料冲击释能行为的研究已经具有一定的积淀,但目前对实验中超快化学反应行为的实时诊断研究还缺乏更加丰富、精细、直观的表征与探索,相关理论与数值模拟研究尚未建立能够完整描述活性材料冲击释能行为的力-热-化理论模型,缺乏能够从宏观尺度描述冲击释能行为的有效方法。因此,超快化学反应实验表征技术、宏观角度的力-热-化机理与模型建立及其数值模拟应用以及具备可调性能的活性材料制备新工艺3方面研究内容将是推进活性材料未来军事化应用的重点关注对象。

关键词：活性材料冲击释能冲击诱发化学反应力-热-化耦合行为

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TiZrNbHf难熔高熵合金的层裂行为

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火炸药学报 2024年第12期47卷 1104-1113,I0002页

作者：张思源任柯融徐文涛陈荣陈进郑州大学力学与安全工程学院河南郑州450000 国防科技大学理学院湖南长沙410073 空军工程大学航空机务士官学校河南信阳464000 西安近代化学研究所陕西西安710065

为了研究TiZrNbHf RHEA在动态冲击下的力学特性,使用20 mm口径的一级轻气炮试验平台进行非对称平板撞击试验;通过扫描电子显微镜对回收试样进行分析,从微观角度分析其层裂机制。结果表明,在塑性波冲击峰值压力范围为0~20 GPa时,TiZrNbHf... 详细信息

为了研究TiZrNbHf RHEA在动态冲击下的力学特性,使用20 mm口径的一级轻气炮试验平台进行非对称平板撞击试验;通过扫描电子显微镜对回收试样进行分析,从微观角度分析其层裂机制。结果表明,在塑性波冲击峰值压力范围为0~20 GPa时,TiZrNbHf RHEA的层裂强度范围为1.81~2.41 GPa,RHEA的层裂强度明显低于3d族元素HEA;TiZrNbHf RHEA的Hugoniot弹性极限随着冲击速度增大而增大,从3.05 GPa增大至3.57 GPa,其加速度也随冲击速度增大而增大;试验得到的Hugoniot状态方程显示出线性关系,通过冷能混合法得到的状态方程与试验数据相比较低,但在实验范围内可以用来预测材料性能。对回收试样的金相分析表明,SE和BSE图显示孔洞相连形成裂纹,其损伤区域存在大量的韧窝和少量的河流状花样,表明其损伤模式为韧性断裂为主的混合断裂模式。

关键词：材料力学难熔高熵合金层裂特性 Hugoniot弹性极限 Hugoniot状态方程平板撞击试验

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铸态TiZrNbV难熔高熵合金的层裂行为

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含能材料 2024年第4期32卷 387-396页

作者：陈荣马荣王峥任柯融张思源田占东国防科技大学理学院湖南长沙410073

为研究高应变率下铸态TiZrNbV难熔高熵合金的层裂行为,获取准确的动态本构参数。采用20 mm一级轻气炮平板撞击实验研究了铸态TiZrNbV难熔高熵合金的层裂特性,对回收试样进行扫描电镜分析,从微观角度获得了铸态TiZrNbV高熵合金在不同应... 详细信息

为研究高应变率下铸态TiZrNbV难熔高熵合金的层裂行为,获取准确的动态本构参数。采用20 mm一级轻气炮平板撞击实验研究了铸态TiZrNbV难熔高熵合金的层裂特性,对回收试样进行扫描电镜分析,从微观角度获得了铸态TiZrNbV高熵合金在不同应变率下的层裂特性,并基于层裂实验自由面速度历史曲线标定得到了铸态TiZrNbV高熵合金的GTN‑JC本构模型参数。结果表明,TiZrNbV难熔高熵合金的层裂强度随着加载应变率和平台应力的增加而增加,其值为0.93~2.23 GPa;回收试样的几何必要位错密度随着加载速度的提高显著增加。所得参数在模拟铸态TiZrNbV高熵合金层裂行为方面表现良好,模拟结果中自由面速度曲线在第一次拉伸阶段前均较为吻合,可以满足对试样层裂破坏的动态分析,能为铸态TiZrNbV高熵合金的工程应用提供参考。

关键词：难熔高熵合金层裂参数反演 GTN‑JC 平板撞击

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空军飞机战伤抢修队数量预测研究

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航空维修与工程 2020年第12期 32-34页

作者：张献逢任柯融黄孝礼空军工程大学航空机务士官学校中国人民解放军94816部队

基于排队论构建了抢修队数量计算模型,以战伤飞机排队队长和战伤飞机停机时间两个关键指标计算出了不同数量下飞机所需的抢救队数量,预测了空军飞机战伤抢修队的规模。

关键词：抢修队数量规模排队论

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A1/Ni基含能结构材料力学性能与冲击释能行为实验研究

A1/Ni基含能结构材料力学性能与冲击释能行为实验研究

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2018第十二届全国爆炸力学学术会议

作者：任柯融陈荣李顺林玉亮唐宇国防科技大学文理学院湖南长沙410073 国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

本文所涉及的实验样品Al/Ni、A1/Ni/CuO和A1/Ni/MoO3分别简称为AN、ANC及ANM,采用模压-烧结工艺制备.首先将充分混合均匀的Al、Ni、CuO及MoO3粉末颗粒置于自制模具中,然后在200～400MPa压力、300～500℃下压制并烧结成型.材料室温静态...

本文所涉及的实验样品Al/Ni、A1/Ni/CuO和A1/Ni/MoO3分别简称为AN、ANC及ANM,采用模压-烧结工艺制备.首先将充分混合均匀的Al、Ni、CuO及MoO3粉末颗粒置于自制模具中,然后在200～400MPa压力、300～500℃下压制并烧结成型.材料室温静态压缩试验由WDW-100型电子万能力学测试仪测量,试样尺寸为Φ10 mm×10 mm.测试时加载应变率为1.0×10-2s-1,每组材料做3组试验,获得材料的室温准静态压缩性能.本文采用SHPB实验技术测试三种Al/Ni基含能结构材料的压缩动态力学性能,试样尺寸为Φ8mm×3mm.得到三种材料的屈服点情况,可以观察出三种不同成分A1/Ni基含能结构材料屈服点均表现出对应变率敏感的现象,屈服应力变化在200～300MPa左右,添加CuO/MoO3对材料力学性能有不同程度的影响.根据上述力学性能实验结果,由最小二乘法拟合得到AN、ANC与ANM三种含能结构材料的Johnson-Cook本构方程.金属氧化物CuO和MoO3的添加,可在一定程度上改变原基底材料的屈服强度、应变硬化指数、热软化系数等力学特性参数.

关键词：

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铆接油箱的水锤毁伤效应

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爆炸与冲击 2023年第7期43卷 121-133页

作者：张景飞贾豪博任柯融卿华郭攀杜晓伟陈荣卢芳云郑州大学力学与安全工程学院河南郑州450000 国防科技大学理学院湖南长沙410008 空军工程大学航空机务士官学校河南信阳464000

为了研究高速侵彻体撞击飞机油箱等充液容器所产生的水锤效应对容器结构产生的灾难性破坏,以铆接油箱为对象,通过开展弹道射击实验,结合数字图像相关测试技术,获取了铆接油箱在射弹冲击作用下的箱体变形、破孔直径等数据;并建立流-固耦... 详细信息

为了研究高速侵彻体撞击飞机油箱等充液容器所产生的水锤效应对容器结构产生的灾难性破坏,以铆接油箱为对象,通过开展弹道射击实验,结合数字图像相关测试技术,获取了铆接油箱在射弹冲击作用下的箱体变形、破孔直径等数据;并建立流-固耦合有限元模型,分析射弹入射速度与射弹动能损失、箱体变形、流体动压、铆钉失效之间的关系。结果表明:有限元模拟结果与实验结果基本吻合,数值模型可用于描述油箱在水锤作用下的动力学行为;射弹动能损失、箱体变形量、液体压力峰值与射弹入射速度呈正比例关系;当射弹入射速度达到1400 m/s之后,油箱后壁板开始出现裂纹,并呈花瓣式破孔损伤;当射弹入射速度达到1600 m/s时,铆钉开始发生断裂。

关键词：水锤效应铆接油箱流-固耦合毁伤机理

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