PDF《gange处理方法研究》

第3 7卷第2期爆炸与冲击Vol.

37,N o .

2 2

0 1 7年3月EXPLOSION AN DS HO C K WAV E S M a r . ,2

0 1

7 D O I :

1 0.

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8 8

3 /

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5 5 (

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1 7 )

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4 3 -

0 6 斜波压缩实验数据的正向 L a g r a n g e处理方法研究 * 罗斌强, 张红平, 赵剑衡, 孙承纬 ( 中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳

6 2

1 9

9 9 ) 摘要:提出了一种联合使用 L a g r a n g e方法和转换函数方法来处理斜波压缩实验数据的新途径, 和传统 的数据处理方法相比, 该方法更适合处理材料的复杂力学响应并具有较好的精度, 同时该方法使用过程中对 样品材料参数的初 猜值精度要求更低.分析了转换函数方法的可靠性和健壮性, 讨论了转换函数和La-grange方法联合在斜波压缩强度实验数据处理中的应用, 获得了可靠的结果. 关键词: L a g r a n g e方法;

转换函数;

数据处理;

斜波压缩 中图分类号:O

3 8

1 国标学科代码:

1 3

0 3

5 文献标志码:A 随着脉冲功率技术和高功率激光技术的发展, 采用脉冲大电流和高功率脉冲激光对物质进行无冲 击斜波压缩的实验技术在过去的十余年中获得了长足的进步[

1 -

5 ] , 并成功应用于极端条件下( 高压、 高应 变率) 的状态方程[

6 -

1 0 ] 、 高压强度[

1 1 -

1 5 ] 、 相变[

1 6 -

1 8 ] 等材料物性的研究.在斜波压缩实验中, 可测量的物理 量主要是台阶靶不同 L a g r a n g e位置的样品界面粒子速度, 如何通过界面粒子速度获取实验材料的动力 学响应, 成了此类实验必须解决的问题. 针对斜波压缩实验数据为台阶 靶样品自由面或样品/窗口界 面速度历史的情形, 多种方法( L a - g r a n g e方法[

1 9 ] 、 反积分方法[

2 0 -

2 1] 和特征线方法[

2 2 -

2 3] ) 被提出用于获取材料的压力 - 比容关系.反积分方 法和特征线方法都是先假定材料参数, 以实验测量的界面速度作为输入在时间轴逆向求解, 其中反积分 还要以不同厚度样品的加载面加载历史一致作为收敛的单一判据, 因此对考虑诸如强度等力学特性的 材料, 需要预先设定的模型参数越多, 该方法的使用难度就越大;

此外, 反积分方法和特征线方法要求材 料模型参数的初设值与其真实值的偏差不能太大, 否则会出现计算不收敛或收敛参数无意义的情况. 采用 L a g r a n g e方法的优点是不需对材料参数做任何假定, 可用于处理材料的复杂力学响应, 但难点在 于如何获得准确的原位粒子速度剖面.早期的工作采用自由面速度近似法[

1 9 ] 计算原位速度;

后来 V o l - g l e r等人发展 了增量阻抗匹配法[

2 4 ] ;

2 0

1 3 年, J . L. B r o w n 等提出了转换函数法(transferf u n c t i o n m e t h o d , T FM) [

2 5] .数值计算表明, 采用转换函数方法可准确获得斜波压缩实验中的加载 - 卸载原位速 度剖面, 但前提是使用该方法过程中数值模拟的界面速度曲线和实验测量的速度曲线尽可能的一致. 为避免J . L. B r o w n等提出的使用转换函数方法中需进行高精度磁流体数值计算的需求, 本文中提 出一种联合使用正向 L a g r a n g e方法和转换函数来处理斜波压缩实验数据的新途径, 分析转换函数方法 的使用条件, 并在此基础上讨论转换函数方法在斜波压缩下强度实验数据处理中的应用.