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波形整形器在火工品高过载实验中的应用

邓强  
【摘要】:本文改进了传统的霍普金森压杆(Hopkinson)技术,采用波形整形技术,改变加载波形,获得了比较光滑的入射波,降低了波的弥散效应,保证实验时火工品试样中的应力平衡和均匀变形,得到了更接近常应变率的动态加载条件,使加速度脉冲持续时间t提高数倍,更加真实的反映了火工品实际加载环境。 应用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟分析,得到火工品组件上的应力速度、过载加速度的时间曲线,并与实验结果进行了分析比较。 通过实验及数值仿真结果分析一致性表明: (1) 使用圆柱波形整形器,横截面积越小,产生的加载波形越接近正弦波,使用阶梯性的波形整形器组合产生的加载波近似三角性波,它们最大的特点是有较长的上升前沿时间。 (2) 在Hopkinson试验中通过采取入射波整形技术,可以获得比较光滑的入射波,降低波的弥散效应,可消除高频振荡,明显改善加载波的质量,并且可以获得更接近常应变率的动态加载条件。 (3) 由实验与仿真结果可知,使用波形整形器,从加载到最大值的时间超过100μs,远大于未整形时的20μs,使加速度脉冲持续时间大幅度增加,使加载波形更能反映火工品实际加载环境。 (4) 火工品在加波形整形器的冲击加载下,其应力应变曲线同样具有不加整形器所具有的“三阶段”特性,即弹性区、屈服区和致密区,表现出很强的应变相关性,流动应力随应变率增加而增加。 (5) 证明了采用波形整形器更能反映火工品在高过载环境中的真实性,为制定火工品新的安全性和可靠性评价方法提供了依据。


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