强脉冲X射线诱导结构响应模拟实验技术

目录 第1章 绪论 1 1.1 问题的提出 1 1.2 研究的方法 2 1.2.1 基本方法 2 1.2.2 模拟实验技术 2 1.3 本书的主要内容与特点 2 参考文献 3 第2章 强脉冲X射线的热-力学效应及其实验方法概述 5 2.1 X射线的基本知识 5 2.2 强脉冲X射线的特征 6 2.2.1 时间谱 6 2.2.2 能谱 7 2.2.3 能注量(曝辐射能)的空间分布 7 2.3 强脉冲X射线与物质的相互作用 8 2.3.1 光电效应 9 2.3.2 康普顿散射效应 11 2.4 强脉冲X射线的能量沉积 12 2.5 强脉冲X射线的热-力学效应 13 2.5.1 材料响应与喷射冲量 14 2.5.2 结构响应 15 2.5.3 破坏效应 17 2.6 强脉冲X射线热-力学效应的实验方法 17 2.6.1 适用于材料响应或小实验件结构响应的实验方法 17 2.6.2 适用于大尺寸实验件结构响应的实验方法 18 参考文献 20 第3章 炸药条加载模拟实验技术 22 3.1 模拟实验的基本原理 22 3.2 模拟实验的基本流程 23 3.3 片炸药的基本参数确定 25 3.3.1 *小稳定传爆尺寸与搭接方式确定 25 3.3.2 比冲量测试(标定) 26 3.4 炸药条分布设计方法 32 3.4.1 基本设计方法 32 3.4.2 快速设计方法 33 3.5 炸药条传爆方式 34 3.5.1 整段加载时的基本传爆方式 34 3.5.2 分段加载时的段间衔接 36 3.5.3 有关炸药条引爆、传爆的注意事项 37 3.6 实验布局 37 3.7 加载总冲量校核 38 3.7.1 基于高速摄影的校核方法 38 3.7.2 基于激光测速的校核方法 44 3.8 实验结果应用与结构响应规律小结 44 3.8.1 实验结果的应用 44 3.8.2 结构响应规律小结 45 参考文献 45 第4章 炸药条加载实验的数值模拟方法 47 4.1 爆炸与冲击问题数值模拟的基本方法 47 4.1.1 控制方程组 47 4.1.2 空间有限元离散 50 4.1.3 高斯积分与沙漏问题 52 4.1.4 时间积分和时间步长控制 54 4.1.5 应力计算 55 4.1.6 冲击波与人工体积黏性 56 4.1.7 滑移算法和接触算法 57 4.1.8 流固耦合处理 58 4.2 炸药条加载实验的流固耦合数值模拟方法 58 4.2.1 材料模型 59 4.2.2 数值建模方法 63 4.2.3 计算实例 65 4.3 炸药条加载实验的解耦分析方法 74 4.3.1 单炸药条载荷模型 75 4.3.2 解耦分析的数值建模方法 78 4.3.3 二维解耦分析实例 79 4.3.4 三维解耦分析实例与实验验证 80 4.4 旋转相似载荷下轴对称结构弹性响应的快速算法——旋转叠加法 82 4.4.1 旋转相似载荷的定义 83 4.4.2 旋转叠加法的推导 84 4.4.3 旋转叠加法的应用及验证 85 4.4.4 几点讨论 99 参考文献 100 第5章 炸药条加载实验的模拟等效性分析方法与实例 102 5.1 模拟等效性的概念与研究思路 103 5.1.1 模拟等效性的概念 103 5.1.2 模拟等效性的研究思路 103 5.2 模拟等效性的评价与表征方法 104 5.2.1 模拟等效性的评价指标定义 104 5.2.2 模拟等效性表征方法及其物理意义 105 5.3 圆柱壳分析实例 107 5.3.1 计算模型 107 5.3.2 计算结果与分析 108 5.4 圆锥壳分析实例 116 5.4.1 计算模型 116 5.4.2 计算结果与分析 117 5.5 进一步讨论 123 5.5.1 载荷脉宽对等效性的影响 123 5.5.2 滑移载荷对等效性的影响 125 参考文献 127 第6章 柔爆索加载模拟实验技术 128 6.1 基本原理与实验流程 128 6.2 柔爆索的爆炸特性及其测量方法 129 6.2.1 爆速 129 6.2.2 碎片的粒度 129 6.2.3 碎片飞散角度与速度 130 6.2.4 线动量 130 6.3 柔爆索的排布设计方法 133 6.3.1 针对圆柱壳的二维排布设计方法 133 6.3.2 针对圆锥壳的三维排布设计方法 134 6.4 柔爆索的排布与引爆技术 140 6.5 应用实例与讨论 142 6.5.1 圆柱壳加载实例 142 6.5.2 圆锥壳加载实例 145 6.5.3 讨论 147 参考文献 148 第7章 光敏炸药加载模拟实验技术 149 7.1 基本原理与实验流程 149 7.2 光敏炸药性能及比冲量标定 150 7.2.1 光敏炸药及其性能 150 7.2.2 比冲量标定 152 7.3 光敏炸药喷涂与载荷分布校核技术 153 7.3.1 光敏炸药喷涂技术 153 7.3.2 局部载荷分布校核技术 155 7.4 光敏炸药的引爆技术 158 7.5 光敏炸药与其他加载技术的比较与发展趋势讨论 159 7.5.1 三种模拟实验技术的比较 159 7.5.2 模拟实验技术的发展趋势 160 参考文献 161 第8章 模拟实验中的测试分析技术 162 8.1 动态应变测试与分析技术 162 8.1.1 测试原理 163 8.1.2 测试系统搭建 164 8.1.3 干扰抑制与冲击防护 164 8.1.4 测试数据的降噪处理 170 8.1.5 等效应力分析 172 8.2 动态加速度测试与分析技术 172 8.2.1 测试原理 173 8.2.2 测试系统搭建 174 8.2.3 传感器安装方式对频响特性的影响 174 8.2.4 冲击响应谱分析 177 8.3 电涡流式动态位移测试技术 182 8.3.1 测试原理 182 8.3.2 测试系统搭建 183 8.3.3 电涡流位移测试要求 184 8.4 PVDF动态压力测试与分析技术 186 8.4.1 测试原理 186 8.4.2 测量结果修正 188 8.4.3 应用实例 188 8.5 高速摄影与分析技术 189 8.5.1 测试原理与设备 189 8.5.2 图像处理与关键参数的提取 190 8.6 LDV速度测试与分析技术 191 8.6.1 测试原理 191 8.6.2 数据分析方法 191 8.7 测试分析技术发展趋势 193 参考文献 194 第9章 炸药条、柔爆索加载实验安全管理与技术 196 9.1 实验安全的重要性 196 9.2 爆炸加载实验相关安全生产法律法规要求 197 9.3 炸药条、柔爆索加载实验安全技术要点 198 9.3.1 炸药条安全切割技术 198 9.3.2 柔爆索安全切割技术 198 9.3.3 电雷管安全使用技术 199 9.4 炸药条、柔爆索加载实验安全操作规程要点 199 9.4.1 人员和场地要求 199 9.4.2 炸药片/柔爆索的取用和运输 199 9.4.3 炸药条/柔爆索切割 200 9.4.4 炸药条粘贴/柔爆索安装 200 9.4.5 雷管安装与点火电缆连接 201 9.4.6 起爆加载 201 9.4.7 实验后检查和处理 201 参考文献 202 结束语 203 索引 205