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梯度钛合金裂纹扩展速率测试及梯度对扩展寿命影响

赵震波 , 许希武 , 郭树祥

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160331.001

为明确梯度材料中裂纹扩展速率分布情况，对含裂纹TC11-TC4以及 TA15-TA2两种组合梯度钛合金进行标准三点弯疲劳试验。试验结果表明：梯度结构中不同部位的相同组分扩展性能相同，给出了4种3D 打印组分钛合金的Paris公式；梯度材料组分弹性模量的变化会改变裂纹尖端应力强度因子，对位于模量较低一侧的裂纹扩展有抑制作用；过渡层影响厚度范围内裂纹扩展速率介于两种组分之间且连续过渡，表明梯度材料可以消除异种材料连接的界面效应，提出基于组分材料体积分量的混合率描述梯度层中扩展性能的分布规律；恒定载荷试验中仅扩展方向不同情况下寿命有显著差别，验证了合理安排梯度参数可提高结构出现裂纹后的生存能力，其中扩展性能以及模量的变化分布对扩展寿命均有影响。

关键词: 梯度材料 , 疲劳扩展 , Paris公式 , 扩展寿命 , 试验研究

氢-空气斜爆震波的极曲线分析

伍智超 , 郭印诚

工程热物理学报

本文建立了一种以温度为单变量进行迭代，求解真实气体模型下的斜爆震波波后参数非线性方程组的方法。并通过以加热量和气流偏转角为变量，计算出对应斜爆震波角度和斜爆震波的驻定范围。对于给定的来流条件，基于真实气体模型的斜爆震波的驻定范围比量热完全气体的宽，所以在斜爆震波的计算中必须考虑热物性的影响。随着氢气和空气化学当量比的增加，斜爆震波驻定范围逐步变小。而来流马赫数越大，斜爆震波的驻定范围越大，其CJ爆震波对应的平面偏转角越小。来流初温的升高则使斜爆震波的驻定范围变宽。斜爆震波的驻定需要来流条件与斜面角度等因素的相互匹配。

关键词: 斜爆震波 , 极曲线图 , 驻定范围

扇环形截面管内爆震波特性研究

宫继双 , 范育新 , 张靖周

工程热物理学报

以实验手段,分别使用乙炔、氢气为燃料、空气为氧化剂研究了扇环形爆震管内爆震波特性,包括沿管长的压力波速度和火焰波速度特性、沿管长的压力波峰值特性,得到了在外径176 mm、内径53 mm,60°扇形角的扇环形管道内稳定发展波震波的余气系数范围:0.4＜α＜1.4,爆震管横截面不同壁面的压力波和火焰波特性;本文还采用烟膜法研究了上壁面和侧壁面的爆震波胞格结构.

关键词: 扇环形爆震管 , 爆震波 , 余气系数 , 爆震波胞格

爆震波传播速度同阻力和热损失的一般关系

刘颖 , 孙英英 , 琚诒光

工程热物理学报

本文采用一维稳态ZND模型,从理论分析和数值计算上详细研究了爆震波的结构和非绝热粗糙管中摩擦阻力和热损失对爆震波传播的影响.推导了爆震波的传播方程,揭示了多种爆震机制和爆震极限的存在及其机理.对低速爆震的发生给出了理论解释.

关键词: 爆震 , 极限 , 损失 , 阻力

氢-空气绕流无限长斜劈斜爆震波数值模拟

伍智超 , 郭印诚

工程热物理学报

采用二维多组分有化学反应的Euler方程,考虑单步化学反应,采用有限反应速率模型,对斜爆震波进行计算,通过将数值模拟结果与实验结果对比,验证了数值模拟方法的有效性。在此基础上,对氢空气绕流无限长斜劈的斜爆震过程进行了数值模拟,分析了斜劈角度对斜爆震波特性的影响。结果表明：当斜劈角度增大时,爆震波中的化学反应速率随之增大,相应的斜爆震波的角度也增加,波后的温度更高,同时波后法向马赫数减小。

关键词: 无限长斜劈 , 斜爆震波 , 数值模拟

串联聚能战斗部爆破不同目标产生地震波的研究

王振雄 , 顾文彬 , 徐浩铭 , 陈江海 , 徐景林 , 陆鸣

兵器材料科学与工程

从地震波形成过程与机理出发,研究其作用在大块孤石和岩壁两种目标所形成的地震波传播规律.通过对不同测点的震动进行监测,由对震动速度时程曲线分析可知,串联聚能战斗部的爆破震动主要由前级装药爆炸引起,震动强度衰减规律可用萨道夫斯基公式预测.对两种目标进行爆破试验可得:爆破作用目标不同,用于产生地震波的爆炸能也不同,作用目标为岩壁时,产生的地震波能量比作用目标为大块孤石时多;震动持续时间与爆心距的关系式也不同;从频率的角度分析,爆破岩壁比爆破大块孤石所产生的地震波对建构筑物的危害更大.

关键词: 聚能装药 , 串联战斗部 , 爆破震动 , 地震波

燃油粒度对两相PDE爆震波速的影响

王治武 , 严传俊 , 李牧 , 范玮 , 郑龙席 , 邱华

工程热物理学报

两相爆震燃烧的研究近来取得了较大的进步,但是仍有很多问题需要解决,诸如燃油的喷射、雾化和蒸发,燃油和氧化剂的混合,两相可爆混合物的短距离起爆等等.本文利用激光喷雾粒度分析仪分别就直射喷嘴与气动喷嘴研究了汽油的雾化情况,随着汽油流量的增加,两种喷嘴的雾化变化趋势相反.结合汽油、空气PDE模型机多循环爆震试验,发现汽油的粒度对模型机的爆震波速有较大的影响,粒度减小,波速增大,同时波速具有循环效应.

关键词: 雾化 , 两相 , 脉冲爆震 , 爆震波速

赵连城院士简介

功能材料

关键词:

超声速气流中脉冲正爆震波起爆详细化学动力学数值模拟

李牧 , 严传俊

工程热物理学报

本文应用ce/se方法和chemkinII源代码构建了二维无粘多组分详细化学反应流计算模型,研究表明能该模型够精确地捕捉激波和燃烧波等强间断面.通过区域分裂法和MPI数据传递实现了SPMD并行计算,在一定程度上缓解了复杂化学反应对计算资源的要求.数值模拟的结果表明当来流马赫数小于CJ马赫数时,楔面可以成功地起爆向上游传播的正爆震波.

关键词: 时空守恒方法 , chemkin , 激波 , 爆震波 , 化学反应流 , 数值模拟

专栏特约编辑赵永庆

中国材料进展

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