兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (7): 240584-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0584
张旭浩1, 李科斌1,2,*(), 孙渊博2, 李晓杰3, 陈翔4
收稿日期:
2024-07-15
上线日期:
2025-08-12
通讯作者:
基金资助:
ZHANG Xuhao1, LI Kebin1,2,*(), SUN Yuanbo2, LI Xiaojie3, CHEN Xiang4
Received:
2024-07-15
Online:
2025-08-12
摘要:
珊瑚砂因其在远洋岛礁中获取的便利性及对爆炸冲击的良好防御作用,被广泛应用于岛礁军事防护工程,而研究珊瑚砂的高压冲击状态方程需获得其冲击Hugoniot数据。为此,基于压导式连续电阻探针设计多介质冲击波测试系统,通过化爆试验以获得炸药、标准材料和待测材料的爆轰波和冲击波时程曲线,结合阻抗匹配原理可最终反演待测材料的冲击Hugoniot线;以水作为待测材料开展可行性试验,验证了方法的可靠性;采用该法测定了珊瑚砂冲击波压力与粒子速度的冲击Hugoniot曲线,并与石英砂数据进行对比。试验结果表明:基于多介质冲击波连续测试系统和阻抗匹配原理可方便可靠地测定待测材料的冲击Hugoniot曲线。为大尺度非均质材料冲击状态方程的研究提供了方法补充。
中图分类号:
张旭浩, 李科斌, 孙渊博, 李晓杰, 陈翔. 基于压导式连续电阻探针的珊瑚砂冲击Hugoniot曲线测试方法[J]. 兵工学报, 2025, 46(7): 240584-.
ZHANG Xuhao, LI Kebin, SUN Yuanbo, LI Xiaojie, CHEN Xiang. Test Method of Shock Hugoniot Curve of Coral Sand Based on Continuous Pressure-conducted Electrical Resistance Probe[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(7): 240584-.
编号 | 炸药成分 | ρe/ (g·cm-3) | De/ (km·s-1) | Us1/ (km·s-1) | Us2/ (km·s-1) | Us3/ (km·s-1) | pC-J/ GPa |
---|---|---|---|---|---|---|---|
HCT-1 | ANFO (粒状) | 0.88 | 2.90 | 3.66 | 3.01 | 2.51 | 2.39 |
HCT-2 | ANFO (粉状) | 0.86 | 3.65 | 3.97 | 3.28 | 2.82 | 3.52 |
HCT-3 | ANFO (粉状) | 0.88 | 3.72 | 4.00 | 3.23 | 2.75 | 3.69 |
HCT-4 | ANFO (粉状) | 0.88 | 3.76 | 4.03 | 3.31 | 2.69 | 3.79 |
HCT-5 | 15%RDX+ 85%ANFO (粉状) | 0.83 | 4.22 | 4.20 | 3.99 | 3.32 | 4.47 |
HCT-6 | 50%RDX+ 50%ANFO (粉状) | 0.88 | 4.98 | 4.60 | 4.14 | 3.63 | 6.45 |
表1 各试验中有机玻璃和水的冲击波速度
Table 1 Shock wave velocity of PMMA and water in tests
编号 | 炸药成分 | ρe/ (g·cm-3) | De/ (km·s-1) | Us1/ (km·s-1) | Us2/ (km·s-1) | Us3/ (km·s-1) | pC-J/ GPa |
---|---|---|---|---|---|---|---|
HCT-1 | ANFO (粒状) | 0.88 | 2.90 | 3.66 | 3.01 | 2.51 | 2.39 |
HCT-2 | ANFO (粉状) | 0.86 | 3.65 | 3.97 | 3.28 | 2.82 | 3.52 |
HCT-3 | ANFO (粉状) | 0.88 | 3.72 | 4.00 | 3.23 | 2.75 | 3.69 |
HCT-4 | ANFO (粉状) | 0.88 | 3.76 | 4.03 | 3.31 | 2.69 | 3.79 |
HCT-5 | 15%RDX+ 85%ANFO (粉状) | 0.83 | 4.22 | 4.20 | 3.99 | 3.32 | 4.47 |
HCT-6 | 50%RDX+ 50%ANFO (粉状) | 0.88 | 4.98 | 4.60 | 4.14 | 3.63 | 6.45 |
编号 | 入射波 | 透射波 | 与LASL 曲线的 误差/% | ||
---|---|---|---|---|---|
pA/ GPa | UPA/ (km·s-1) | pB/ GPa | UPB/ (km·s-1) | ||
HCT-1 | 1.07 | 0.30 | 0.88 | 0.35 | 2.54 |
HCT-2 | 1.83 | 0.47 | 1.52 | 0.54 | 2.59 |
HCT-3 | 1.70 | 0.44 | 1.40 | 0.51 | 1.97 |
HCT-4 | 1.90 | 0.49 | 1.52 | 0.57 | 3.55 |
HCT-5 | 3.69 | 0.82 | 3.06 | 0.92 | 0.99 |
HCT-6 | 5.03 | 1.02 | 4.18 | 1.15 | 2.19 |
表2 有机玻璃和水的波后状态
Table 2 The post-wave state of PMMA and water
编号 | 入射波 | 透射波 | 与LASL 曲线的 误差/% | ||
---|---|---|---|---|---|
pA/ GPa | UPA/ (km·s-1) | pB/ GPa | UPB/ (km·s-1) | ||
HCT-1 | 1.07 | 0.30 | 0.88 | 0.35 | 2.54 |
HCT-2 | 1.83 | 0.47 | 1.52 | 0.54 | 2.59 |
HCT-3 | 1.70 | 0.44 | 1.40 | 0.51 | 1.97 |
HCT-4 | 1.90 | 0.49 | 1.52 | 0.57 | 3.55 |
HCT-5 | 3.69 | 0.82 | 3.06 | 0.92 | 0.99 |
HCT-6 | 5.03 | 1.02 | 4.18 | 1.15 | 2.19 |
D60/mm | D3/mm | D10/mm | Cu | Cc |
---|---|---|---|---|
0.80 | 0.21 | 0.07 | 11.40 | 0.79 |
表3 珊瑚砂级配参数
Table 3 Grading parameters of coral sand
D60/mm | D3/mm | D10/mm | Cu | Cc |
---|---|---|---|---|
0.80 | 0.21 | 0.07 | 11.40 | 0.79 |
编号 | 珊瑚砂的质量/kg | ρc/(g·cm-3) | 初始孔隙比 |
---|---|---|---|
1 | 3.67 | 1.41 | 0.93 |
2 | 3.65 | 1.44 | 0.89 |
3 | 3.57 | 1.44 | 0.89 |
4 | 3.41 | 1.40 | 0.94 |
5 | 3.50 | 1.34 | 1.03 |
6 | 3.55 | 1.37 | 0.98 |
7 | 3.56 | 1.39 | 0.96 |
8 | 3.80 | 1.40 | 0.94 |
表4 珊瑚砂试样记录表
Table 4 Records of coral sand samples
编号 | 珊瑚砂的质量/kg | ρc/(g·cm-3) | 初始孔隙比 |
---|---|---|---|
1 | 3.67 | 1.41 | 0.93 |
2 | 3.65 | 1.44 | 0.89 |
3 | 3.57 | 1.44 | 0.89 |
4 | 3.41 | 1.40 | 0.94 |
5 | 3.50 | 1.34 | 1.03 |
6 | 3.55 | 1.37 | 0.98 |
7 | 3.56 | 1.39 | 0.96 |
8 | 3.80 | 1.40 | 0.94 |
编号 | hPMMA/ mm | ρc/ (g·cm-3) | U1/ (km·s-1) | U2/ (km·s-1) |
---|---|---|---|---|
1 | 15 | 1.41 | 3.72 | 1.70 |
2 | 20 | 1.44 | 3.56 | 1.57 |
3 | 25 | 1.44 | 3.42 | 1.50 |
4 | 30 | 1.40 | 3.34 | 1.48 |
5 | 35 | 1.34 | 3.17 | 1.26 |
6 | 40 | 1.37 | 3.05 | 1.07 |
7 | 45 | 1.39 | 2.83 | 0.95 |
8 | 50 | 1.40 | 2.69 | 0.71 |
表5 各试验中有机玻璃和珊瑚砂的冲击波速度
Table 5 Shock wave velocities of PMMA and coral sand in tests
编号 | hPMMA/ mm | ρc/ (g·cm-3) | U1/ (km·s-1) | U2/ (km·s-1) |
---|---|---|---|---|
1 | 15 | 1.41 | 3.72 | 1.70 |
2 | 20 | 1.44 | 3.56 | 1.57 |
3 | 25 | 1.44 | 3.42 | 1.50 |
4 | 30 | 1.40 | 3.34 | 1.48 |
5 | 35 | 1.34 | 3.17 | 1.26 |
6 | 40 | 1.37 | 3.05 | 1.07 |
7 | 45 | 1.39 | 2.83 | 0.95 |
8 | 50 | 1.40 | 2.69 | 0.71 |
编号 | 入射波 | 透射波 | ||
---|---|---|---|---|
pA/GPa | UPA/(km·s-1) | pB/GPa | UPB/(km·s-1) | |
1 | 0.31 | 0.10 | 0.15 | 0.14 |
2 | 0.62 | 0.19 | 0.35 | 0.26 |
3 | 1.20 | 0.33 | 0.68 | 0.46 |
4 | 1.51 | 0.40 | 0.93 | 0.54 |
5 | 2.04 | 0.52 | 1.33 | 0.67 |
6 | 2.30 | 0.57 | 1.52 | 0.73 |
7 | 2.77 | 0.66 | 1.88 | 0.83 |
8 | 3.30 | 0.75 | 2.30 | 0.94 |
表6 各试验中有机玻璃与珊瑚砂的波后状态参数
Table 6 The post-wave state values of PMMA and coral sand in tests
编号 | 入射波 | 透射波 | ||
---|---|---|---|---|
pA/GPa | UPA/(km·s-1) | pB/GPa | UPB/(km·s-1) | |
1 | 0.31 | 0.10 | 0.15 | 0.14 |
2 | 0.62 | 0.19 | 0.35 | 0.26 |
3 | 1.20 | 0.33 | 0.68 | 0.46 |
4 | 1.51 | 0.40 | 0.93 | 0.54 |
5 | 2.04 | 0.52 | 1.33 | 0.67 |
6 | 2.30 | 0.57 | 1.52 | 0.73 |
7 | 2.77 | 0.66 | 1.88 | 0.83 |
8 | 3.30 | 0.75 | 2.30 | 0.94 |
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