冲击波在铜板中的传播及对微观组织的影响

论文摘要

本文分析研究了紫铜在爆炸载荷下的动态响应。首先在理论上分析爆炸冲击波进入铜板后铜板的运动以及变形规律，然后运用LS-DYNA2D瞬态非线性分析软件，再现了铜板在炸药爆炸驱动下的运动全过程，最后通过以上的分析设计了铜板回收试验。试验回收到了较完整的铜板，这说明理论计算和数值模拟的分析结果是可信的。温度是影响材料性能的一个重要因素。在爆炸冲击的加载下，铜板在很短的时间内受到冲击波和稀疏波以及铜板自身变形的影响，其中的温度变化是非常剧烈和复杂的，这对于铜板的微观组织有着很大的影响。本文通过理论计算结合实验数据得到了铜板中温度的变化趋势和范围。在铜的金相分析中，可以发现在铜板的切面上有不同的微观组织共存，这说明在冲击过程中铜板各处受到的冲击压力以及产生的温度是不同的，材料在高压力和高温度下会产生孪晶。这也验证了温度的理论计算结果。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外的研究情况
• 1.2.1 理论分析研究概述
• 1.2.2 数值模拟计算概述
• 1.2.3 实验分析概述
• 1.3 本文研究内容
• 2 物理模型的建立
• 3 爆炸物理过程的理论分析及计算
• 3.1 起爆药的选取
• 3.2 主装药的选取
• 3.2.1 装药直径的选取
• 3.2.2 装药长度的选取
• 3.3 爆轰波在炸药中的传播
• 3.4 接触爆炸对迎面刚壁的作用
• 3.4.1 接触爆炸对迎面刚壁的物理作用过程
• 3.4.2 接触爆炸对迎面刚壁作用的计算
• 3.5 爆轰波在分界面上的反射和透射
• 3.5.1 爆轰波在分界面上的反射和透射的物理过程
• 3.5.2 爆轰波在分界面上的反射和透射的计算
• 3.6 冲击波在铜板中的传播
• 3.7 铜板在冲击波作用下的层裂
• 3.8 冲击波从一种介质向另一种介质传播
• 3.8.1 冲击波从一种介质向另一种介质传播的物理过程
• 3.8.2 冲击波从一种介质向另一种介质传播的计算
• 3.9 小结
• 4 35MM口径铜板冲击变形的数值模拟研究
• 4.1 材料模型
• 4.1.1 高能炸药材料模型
• 4.1.2 紫铜材料模型
• 4.2 网格构造
• 4.3 初始条件及接触类型
• 4.4 铜板受力变形的数值模拟结果分析
• 4.4.1 装药的爆轰过程及爆轰产物内部压力变化过程
• 4.4.2 爆轰波与上层铜板的相互作用
• 4.4.3 爆炸冲击对铜环的作用
• 4.4.4 铜板与铜板的相互作用
• 4.4.5 铜板的变形过程
• 4.5 小结
• 5 在爆炸冲击中铜板温度变化特征及其对铜板微观组织的影响
• 5.1 温度变化及影响的试验研究
• 5.1.1 材料在爆炸冲击中的一般温度变化
• 5.1.2 温度对铜板微观组织的影响
• 5.2 温度变化的理论计算公式
• 5.3 实验计算
• 5.4 小结
• 6 35MM口径铜板爆炸加载变形的实验研究
• 6.1 实验设计及其结果
• 6.1.1 实验方案
• 6.1.2 实验结果
• 6.2 破片金相分析
• 6.3 小结
• 7 结束语
• 7.1 结论
• 7.2 对研究工作的展望和建议
• 致谢
• 参考文献