分享
 
 
 

动态超高压技术

王朝百科·作者佚名  2010-04-13
窄屏简体版  字體: |||超大  

动态超高压技术

dynamic ultra-high pressure technique

极强的冲击波(即激波)在介质(主要指固体)中传播时,会使介质的压力、密度、温度等状态参量发生急剧变化。这种状态称为动态超高压状态,产生强冲击波的技术称为动态超高压技术。

动态超高压技术及其理论是在第二次世界大战后期发展成熟的。它的任务通常是研究固体靶在动态超高压(压力达100千巴以上,1巴等于10帕)条件下的力学性质。在这种情况下,靶材料的剪切刚度对它们力学响应特性的影响可忽略不计。产生强冲击波的方法主要有:①接触爆炸法;②高速碰撞法;③能量快速沉积法;④冲击波马赫反射法。

接触爆炸法 利用爆轰的高温高压产物对其周围介质的膨胀作功,产生巨大的冲击作用。化学炸药与固体靶接触爆炸(装置见图1[化学炸药的接触爆炸装置示意图])时

化学炸药的接触爆炸装置示意图

,

在靶中能产生数十千巴到数百千巴的冲击压力。核爆炸比化学炸药爆炸猛烈得多。在封闭式核爆炸条件下(装置见图2[封闭式核爆炸的高压装置]),

封闭式核爆炸的高压装置

核爆炸的高温产物也对周围介质产生巨大的冲击压力。一个兆吨级TNT当量的核爆炸,在邻接爆室壁的被研究样品中约可产生数兆巴到20兆巴的冲击压力。另外,如果用核爆炸产生的中子去引发相距不远的(U,也可以在贴紧铀块的固体材料中产生强冲击波。美国的C.E.拉根(第三)等就用这方法在钼样品中产生了20兆巴压力的冲击波(装置见图3[拉根(第三)等设计的核爆高压装置])。

等设计的核爆高压装置

高速碰撞法 高速弹丸与静止靶相碰,可以在靶中产生强冲击波。当靶材料一定时,碰撞面上的压力p同弹丸密度、弹丸速度的关系如下: ∝。加速弹丸的方法主要有气炮加速法和爆炸加速法。

气炮装置一般由高压室、快门机构(活塞头或膜片)、发射管、弹丸等组成(图4 [气炮结构示意图])。

气炮结构示意图

实验时,先向高压室充气,达到预定压力时,快门机构迅速打开,高压气体随之进入发射管,弹丸作加速运动,最后平稳地与靶相碰。工作气体通常为空气或氮气,弹丸速度在每秒2000米以下,靶压力在数百千巴以下。如果改用火药推动的活塞压缩高压室中的气体,然后驱动发射管中弹丸,还能进一步提高弹丸的速度。这种装置称为二级轻气炮(图5[二级轻气炮结构示意图]),

二级轻气炮结构示意图

工作气体为氦气或氢气,固体靶中压力可达6~7兆巴。如果用金属箔电爆炸产生的高压蒸气代替高压室气体,就成为一种电炮装置(图6 [电炮结构示意图

电炮结构示意图

])。

在这种装置中,飞片(即弹丸)由金属蒸气推动,经过几毫米长的发射管加速,也可以得到每秒几百米到一万多米的速度。电炮的飞片很薄,所以靶内冲击脉冲作用时间较短。化爆加速飞片的典型装置如图7 [化爆加速飞片装置示意图]所示。

化爆加速飞片装置示意图

飞片在爆轰产物的推动下,在数十毫米长的飞行空腔内充分吸收爆轰产物提供的能量,最后达到稳定速度,其值为每秒近一千米到一万多米。聚能装药是一种产生高速射流(可视为无数弹丸的集合体)的装置(图8[聚能装药装置和射流形成过程示意图]之a)。

聚能装药装置和射流形成过程示意图]之a

在爆轰波作用下,金属罩发生轴向运动,在轴线处相碰,并形成一股沿轴线运动的高速射流以及后随的低速杵体(射流形成过程见图8[ 聚能装药装置和射流形成过程示意图]之b)。

聚能装药装置和射流形成过程示意图]之b

头部射流速度可高达每秒20千米以上,但是射流形状和速度不易严格控制。此外,还有静电加速和电磁场加速弹丸等方法。这些方法驱动弹丸的质量较小,弹丸性能也难以精确控制,较少采用。

能量快速沉积法 在激光、电子束或核爆炸产生的强X射线等高功率辐照源的照射下,固体靶表面的一薄层物质会在能量快速沉积作用下迅速加热,因而产生一个向深处的“冷”靶内传播的强冲击波(见粒子束爆炸)。已发表的资料多数是脉冲电子束的实验结果,其压力从数十千巴到一兆巴左右。另外,根据美国的R.J.特雷纳等人的分析,利用激光装置Shiva(能量10焦耳,激光脉冲半宽度1纳秒),可望在氘、氢化锂、铁和铀中产生50~100兆巴的冲击压力。

冲击波马赫反射法 如果采取措施使利用上述方法产生的强冲击波形成马赫反射(见空中爆炸),可以提高冲击压力。苏联的..阿尔特舒勒等人提出了如图9 [平面冲击波马赫反射高压装置]所示的高压装置。

实验中,用 420千巴的平面入射冲击波,在铁靶中发生马赫反射,产生1.71兆巴的高压(在马赫波区);当入射波压力提高到1.7兆巴时,铁靶中马赫波后的压力为6兆巴。法国的德博蒙等人还设计成锥形会聚冲击波的马赫反射高压装置(图10[锥形会聚冲击波马赫反射高压装置]):铜飞片在爆轰产物推动下,同时撞击一锥形靶表面,在靶中产生锥形会聚冲击波,并在中心轴的部位上发生马赫反射。他利用这个装置,分别在铀和铜中产生15兆巴和12兆巴的压力。

动态超高压技术在物态方程测量、人工合成新材料(如金刚石)、地球内部结构研究、冲击引爆机理、陨石成坑及对空间飞行器的破坏,以及穿甲、侵彻、爆炸加工等研究工作中是一项重要技术,被广泛应用于固体物理、天体物理、地球物理、固体化学、爆炸力学、军事科学等学科以及许多工业技术的研究工作中。

 
 
 
免责声明:本文为网络用户发布,其观点仅代表作者个人观点,与本站无关,本站仅提供信息存储服务。文中陈述内容未经本站证实,其真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。
2023年上半年GDP全球前十五强
 百态   2023-10-24
美众议院议长启动对拜登的弹劾调查
 百态   2023-09-13
上海、济南、武汉等多地出现不明坠落物
 探索   2023-09-06
印度或要将国名改为“巴拉特”
 百态   2023-09-06
男子为女友送行,买票不登机被捕
 百态   2023-08-20
手机地震预警功能怎么开?
 干货   2023-08-06
女子4年卖2套房花700多万做美容:不但没变美脸,面部还出现变形
 百态   2023-08-04
住户一楼被水淹 还冲来8头猪
 百态   2023-07-31
女子体内爬出大量瓜子状活虫
 百态   2023-07-25
地球连续35年收到神秘规律性信号,网友:不要回答!
 探索   2023-07-21
全球镓价格本周大涨27%
 探索   2023-07-09
钱都流向了那些不缺钱的人,苦都留给了能吃苦的人
 探索   2023-07-02
倩女手游刀客魅者强控制(强混乱强眩晕强睡眠)和对应控制抗性的关系
 百态   2020-08-20
美国5月9日最新疫情:美国确诊人数突破131万
 百态   2020-05-09
荷兰政府宣布将集体辞职
 干货   2020-04-30
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案逍遥观:鹏程万里
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案神机营:射石饮羽
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案昆仑山:拔刀相助
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案天工阁:鬼斧神工
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案丝路古道:单枪匹马
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案镇郊荒野:与虎谋皮
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案镇郊荒野:李代桃僵
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案镇郊荒野:指鹿为马
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案金陵:小鸟依人
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案金陵:千金买邻
 干货   2019-11-12
 
推荐阅读
 
 
 
>>返回首頁<<
靜靜地坐在廢墟上,四周的荒凉一望無際,忽然覺得,淒涼也很美
© 2005- 王朝網路 版權所有