金属柱壳外爆破坏特征及影响因素研究
发布时间：2021-10-20 09:25
金属柱壳外爆碎裂是一个强冲击（10sGPa）作用下材料和结构经历了高应变率塑性变形导致断裂的复杂物理现象,破坏过程及断裂机制均呈现多种形式,由于其在工业及军事武器设计、分析中有重要意义,一直受到研究关注。本文设计开展不同装药的金属柱壳爆炸实验研究,通过对回收碎片的微观分析,探讨载荷特性对金属柱壳的变形、碎裂破坏过程及碎片特征的影响。并采用有限元对金属圆管内的冲击波传播、应变演化发展及应力状态等规律的分析,探讨载荷特性对碎裂及断裂机制的影响。结果显示:（1）在较高爆炸压力作用下,TA2钛合金柱壳试样厚度中部首先形成损伤带,碎裂破坏从试样壁厚中部起始沿45°或135°方向向内外表面剪切扩展,并随载荷脉宽减小,试样厚底中部损伤带却更趋于严重。而在较低爆压时,断裂裂纹首先从内壁起始,沿45°或135°方向剪切扩展。在更低爆压下,柱壳发生明显的膨胀断裂,出现部分拉伸、剪切混合破坏形态;（2）有限元数值分析显示:在较高爆压下,由于波反射卸载引起二次塑性区使得试样壁厚中部区域等效塑性应变较大,裂纹最先在加载阶段从试样壁厚中部起始,沿45°或135°向内外表面扩展断裂。而在较低爆...
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 爆炸碎片的分布及微观分析碎片研究
1.2.1 柱壳碎裂特性及碎片尺寸
1.2.2 碎裂机制微观研究
1.3 壳体爆炸破坏过程研究
1.3.1 壳体破坏机制及形态
1.3.2 壳体破坏影响因素研究
1.4 本论文主要研究内容
2 钛合金柱壳外爆实验讨论及碎片分析
2.1 引言
2.2 金属柱壳外爆实验
2.2.1 实验方法及载荷特征分析
2.2.2 试样材料及尺寸
2.3 实验结果及分析
2.3.1 不同载荷特性下TA2柱壳破坏特性
2.3.2 内表面加工缺陷的影响
2.4 本章小结
3 不同外爆载荷下TA2柱壳破坏机理研究
3.1 引言
3.2 柱壳爆炸膨胀有限元模型
3.3 有限元结果及分析
3.4 分析讨论
3.5 本章小结
4 较高爆轰压力下TA2柱壳碎裂微观组织变化
4.1 引言
4.2 检测分析技术
4.2.1 X射线衍射技术(XRD)
4.2.2 聚焦离子束(FIB)
4.2.3 透射电子显微镜(TEM)
4.3 TA2试样原始组织状态
4.4 测试结果与分析讨论
4.4.1 较高爆压下TA2柱壳沿壁厚方向不同区域金相观察分析
4.4.2 X射线衍射(XRD)结果分析
4.4.3 较高爆轰压力下TA2柱壳微观组织变化
4.4.4 讨论
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]内部爆炸加载下变壁厚壳体破碎性研究[J]. 张志彪,黄风雷. 北京理工大学学报. 2015(10)
[2]不同起爆方式下炸药驱动柱壳膨胀断裂的数值模拟[J]. 刘明涛,汤铁钢,胡海波,李庆忠,胡秀章,李永池. 爆炸与冲击. 2014(04)
[3]韧性材料冲击拉伸碎裂中的碎片尺寸分布规律[J]. 郑宇轩,陈磊,胡时胜,周风华. 力学学报. 2013(04)
[4]透射电子显微镜与选区电子衍射对纳米材料的联合分析[J]. 欧阳健明,夏志月,鲁鹏. 暨南大学学报(自然科学与医学版). 2012(01)
[5]缺陷对圆管膨胀断裂影响的实验研究[J]. 金山,张世文,龙建华. 高压物理学报. 2011(02)
[6]含缺陷厚壁圆管爆轰膨胀断裂的数值模拟[J]. 张世文,金山,刘仓理. 应用力学学报. 2010(03)
[7]内爆和柱壳条件下无氧铜的层裂特性[J]. 李雪梅,汪小松,王鹏来,卢敏,贾路峰. 爆炸与冲击. 2009(02)
[8]Microstructural Characterization of the Shear Bands in Fe-Cr-Ni Single Crystal by EBSD[J]. Huajie YANG~(1)) J.H.Zhang~(1)),Yongbo XU~(1)+) Marc Andre’ Meyers~(2)) 1) Shenyang National Laboratory of Materials Sciences,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China 2) University of California,San Diego,La Jolla,CA92093-0411,USA. Journal of Materials Science & Technology. 2008(06)
[9]聚焦离子束系统原理、应用及进展[J]. 于华杰,崔益民,王荣明. 电子显微学报. 2008(03)
[10]聚焦离子束系统在微米/纳米加工技术中的应用[J]. 张继成,唐永建,吴卫东. 材料导报. 2006(S2)
博士论文
[1]内爆与外爆加载下壳体的力学状态及破坏模式分析[D]. 黄西成.中国工程物理研究院 2010
硕士论文
[1]爆炸加载下柱壳剪切断裂的机理研究[D]. 俞鑫炉.宁波大学 2014
本文编号：3446659
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 爆炸碎片的分布及微观分析碎片研究
1.2.1 柱壳碎裂特性及碎片尺寸
1.2.2 碎裂机制微观研究
1.3 壳体爆炸破坏过程研究
1.3.1 壳体破坏机制及形态
1.3.2 壳体破坏影响因素研究
1.4 本论文主要研究内容
2 钛合金柱壳外爆实验讨论及碎片分析
2.1 引言
2.2 金属柱壳外爆实验
2.2.1 实验方法及载荷特征分析
2.2.2 试样材料及尺寸
2.3 实验结果及分析
2.3.1 不同载荷特性下TA2柱壳破坏特性
2.3.2 内表面加工缺陷的影响
2.4 本章小结
3 不同外爆载荷下TA2柱壳破坏机理研究
3.1 引言
3.2 柱壳爆炸膨胀有限元模型
3.3 有限元结果及分析
3.4 分析讨论
3.5 本章小结
4 较高爆轰压力下TA2柱壳碎裂微观组织变化
4.1 引言
4.2 检测分析技术
4.2.1 X射线衍射技术(XRD)
4.2.2 聚焦离子束(FIB)
4.2.3 透射电子显微镜(TEM)
4.3 TA2试样原始组织状态
4.4 测试结果与分析讨论
4.4.1 较高爆压下TA2柱壳沿壁厚方向不同区域金相观察分析
4.4.2 X射线衍射(XRD)结果分析
4.4.3 较高爆轰压力下TA2柱壳微观组织变化
4.4.4 讨论
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]内部爆炸加载下变壁厚壳体破碎性研究[J]. 张志彪,黄风雷. 北京理工大学学报. 2015(10)
[2]不同起爆方式下炸药驱动柱壳膨胀断裂的数值模拟[J]. 刘明涛,汤铁钢,胡海波,李庆忠,胡秀章,李永池. 爆炸与冲击. 2014(04)
[3]韧性材料冲击拉伸碎裂中的碎片尺寸分布规律[J]. 郑宇轩,陈磊,胡时胜,周风华. 力学学报. 2013(04)
[4]透射电子显微镜与选区电子衍射对纳米材料的联合分析[J]. 欧阳健明,夏志月,鲁鹏. 暨南大学学报(自然科学与医学版). 2012(01)
[5]缺陷对圆管膨胀断裂影响的实验研究[J]. 金山,张世文,龙建华. 高压物理学报. 2011(02)
[6]含缺陷厚壁圆管爆轰膨胀断裂的数值模拟[J]. 张世文,金山,刘仓理. 应用力学学报. 2010(03)
[7]内爆和柱壳条件下无氧铜的层裂特性[J]. 李雪梅,汪小松,王鹏来,卢敏,贾路峰. 爆炸与冲击. 2009(02)
[8]Microstructural Characterization of the Shear Bands in Fe-Cr-Ni Single Crystal by EBSD[J]. Huajie YANG~(1)) J.H.Zhang~(1)),Yongbo XU~(1)+) Marc Andre’ Meyers~(2)) 1) Shenyang National Laboratory of Materials Sciences,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China 2) University of California,San Diego,La Jolla,CA92093-0411,USA. Journal of Materials Science & Technology. 2008(06)
[9]聚焦离子束系统原理、应用及进展[J]. 于华杰,崔益民,王荣明. 电子显微学报. 2008(03)
[10]聚焦离子束系统在微米/纳米加工技术中的应用[J]. 张继成,唐永建,吴卫东. 材料导报. 2006(S2)
博士论文
[1]内爆与外爆加载下壳体的力学状态及破坏模式分析[D]. 黄西成.中国工程物理研究院 2010
硕士论文
[1]爆炸加载下柱壳剪切断裂的机理研究[D]. 俞鑫炉.宁波大学 2014
本文编号：3446659
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