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高压物理学报

高压物理学报

2025年03期

《高压物理学报》创刊于1987年9月，是我国高压物理领域唯一的专业性刊物，是由中国物理学会高压物理专业委员会、四川省物理学会主办，中国工程物理研究院流体物理研究所承办的学术双月刊。

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封面文章 | 冲击下黄铁矿脱硫及其对地球早期环境的影响

封面文章 | 冲击下黄铁矿脱硫及其对地球早期环境的影响

摘要：陨石撞击事件被认为是早期地球大气成分变化的重要驱动因素之一，对生物演化产生了深远影响。含硫矿物在这类自然撞击事件中的物理化学行为对于理解硫元素在地球海洋-大气系统演化中的作用至关重要。为此，通过天然含硫矿物黄铁矿（ FeS₂ ）在约20和55GPa冲击压力下的回收实验探究其在高速撞击条件下的分解特性。实验结果表明，在约55GPa 的冲击压力下，黄铁矿部分分解为磁黄铁矿和单质硫，揭示了黄铁矿在陨石撞击相关环境下具有热力学不稳定性，并伴随着硫的释放。这一脱硫反应可能为含硫气体注入海洋和大气系统提供了新的路径，由此引发的环境变化可能与约2.5亿年前二叠纪末期的生物灭绝事件存在关联，为理解该时期的生物危机提供了重要线索。
高压物性与结构 | 金刚石压腔加载下硅油中的压力分布

高压物性与结构 | 金刚石压腔加载下硅油中的压力分布

摘要：金刚石压腔是被广泛使用的静高压装置之一，具有压力范围宽，光学适用性优良以及使用便利等优点，对高压科学的发展起到了巨大的推动作用。然而，压力较高时，传压介质固化等因素可能造成压腔内静水压环境失衡，从而产生压力梯度。采用皮秒超声技术测量压腔内各处的声学信号，通过声学数据分析获得了高压下样品腔内硅油的压力分布，结果显示：压力梯度随压强的升高而增大，从1GPa时的 1.3×10^-4GPa/μm 增长为 30GPa 时的 5.3×10^-2GPa/μm 。该方法不仅克服了以往实验技术在信号测量连续性、样品选择等方面的限制，还可在普通实验室搭建和使用。此外，还结合原位拉曼光谱技术，分析了加压过程中硅油中压力标准差的异常波动，该波动可能与硅油在经历了玻璃化转变之后发生固-固相变有关。
高压物性与结构 | 钛粉含量和零氧平衡协同下 CO₂ 相变激发药剂的性能表征

高压物性与结构 | 钛粉含量和零氧平衡协同下 CO₂ 相变激发药剂的性能表征

摘要：为了提高 CO₂ 相变激发药剂的性能，向激发药剂中分别加入质量分数为 2% 、 4% 、6% 、 8% 和 10% 的钛粉，并调整草酸铵和水杨酸含量，使药剂接近零氧平衡，通过现场引燃试验、热重法、耐温性能测试和理论计算，研究其引燃可靠性、压力性能、热分解特性、安全性能和耐温性能。结果表明：加入质量分数为 2%4%6%8% 的钛粉后，管内激发药剂均能被成功引燃；峰值压力与药剂放热量直接相关，在本试验的添加范围内，质量分数为 8% 钛粉激发药剂的管内压力性能最好；添加 8% 钛粉不调整零氧平衡、通过草酸铵调整零氧平衡、通过水杨酸调整零氧平衡的峰值压力分别提高了 11.81%,14.27%,17.85%;3 个样品的表观活化能变化分别为-5.96、33.47和 6.80kJ/mol ；调整零氧平衡可以优化激发药剂的热稳定性，加入 8% 钛粉后激发药剂的安全性良好，温度指数 T_s 均在 90^9C 以上。
高压物性与结构 | 水含量对多孔粒现场混装铵胺炸药性能的影响

高压物性与结构 | 水含量对多孔粒现场混装铵胺炸药性能的影响

摘要：为研究水含量对多孔粒现场混装铵胺炸药性能的影响，通过控制水相中的水含量，制备5组不同水含量的现场混装铵胺炸药。使用扫描电镜观测多孔粒状硝酸铵的微观结构，用Brinkley-Wilson法计算了炸药的爆热和爆速。测试了不同水含量下多孔粒状硝酸铵的溶解度，以及铵胺炸药基质的黏度、炸药的浸水电导率和爆速。结果表明：当水的质量分数由 9% 增至17% 时，铵胺炸药基质的混合均匀度增加，初始黏度由降至；不同水含量炸药浸水3h后的电导率先由 1.416mS/cm 降至 1.234mS/cm ，后升至 2.600mS/cm ；理论爆速由 4943m/s 降至 4716m/s ；实际爆速受到固体硝酸铵含量影响，先由 3376m/s 增至3676m/s ，后下降至 3631m/s 。实际生产中现场混装铵胺炸药中水的质量分数应控制在 13% 左右，此时炸药的抗水性最佳，实际爆速较高。
高压技术 | 缠绕离散式大腔体超高压模具的设计计算及数值模拟

高压技术 | 缠绕离散式大腔体超高压模具的设计计算及数值模拟

摘要：为了提高年轮式超高压模具腔体的极限承压能力、增大腔体容积，提出了一种缠绕离散式大腔体超高压模具结构，该模具主要由离散式压缸、支撑环和钢丝缠绕层组成。离散式结构消除了整体式压缸的周向应力，模具无需使用大尺寸硬质合金和支撑环，可有效提高模具的极限承压能力，降低模具制造难度，易于实现模具腔体大型化。对模具关键参数进行计算，得到确定模具结构最佳尺寸的方法。数值模拟结果表明：在相同的工作内压加载下，离散式压缸的应力值更低，压缸内壁的应力环境得到有效改善。对缠绕离散式大腔体超高压模具的极限承压能力进行预测，发现随着离散块数量的增加，模具的承压能力逐渐增强，但是增长速度越来越缓慢。因此，不能通过无限增加离散块数量来增加模具的极限承压能力。分析表明，缠绕离散式大腔体超高压模具的承压能力更高，降低了模具的运行成本。研究结果可为大腔体、高承压能力的超高压装置设计提供新思路、新方法。
高压下物质的动态响应 | 高压脉冲水射流冲击下受载煤岩的损伤破坏特征及影响因素

高压下物质的动态响应 | 高压脉冲水射流冲击下受载煤岩的损伤破坏特征及影响因素

摘要：为揭示高压脉冲水射流喷嘴内外速度的演化规律及高压脉冲水射流冲击下受载煤岩的冲击破坏特征,基于 SPH-FEM（smoothed particle hydrodynamics-finite element method）耦合算法，采用具有正弦函数特性的速度挤压管道内柱塞以实现水射流速度的周期性变化，获得了水射流速度在喷嘴内外的演化规律，对比分析了脉冲射流冲击下受载和非受载煤岩破坏特征的时序特性，揭示了平均速度、脉冲幅值及脉冲频率等关键参数对煤岩损伤破坏特征的影响规律。结果表明：水粒子在喷嘴内外的速度演化过程依次经历了管路中的静止阶段和瞬态突增的低速阶段、喷嘴收敛段的加速阶段、出口直线段的微加速阶段、出喷嘴后的正弦脉冲变速阶段4个阶段。无应力和二维应力加载工况下，煤岩的破碎坑分别呈畸形化发展和碗状向U形演变。二维应力加载工况下，煤岩内部裂纹的衍生及传播受到抑制，煤岩破碎效率降低，脉冲射流的破碎效率高于连续射流的破碎效率。随着柱塞平均速度、脉冲幅值的增大，受载煤岩的破碎深度和破碎面积均呈指数增大。随着脉冲频率的增加，受载煤岩的破碎深度和破碎面积均呈先增大后减小的变化趋势。存在破碎煤岩效果最优的脉冲频率。研究成果可为高压脉冲水射流破碎受载煤岩的效率提升和工艺参数优化等提供理论指导。
高压下物质的动态响应 | 内置拉结筋聚脲涂覆砌体填充墙近场抗爆性能和分析方法

高压下物质的动态响应 | 内置拉结筋聚脲涂覆砌体填充墙近场抗爆性能和分析方法

摘要：为研究在近距离爆炸载荷作用下内置拉结筋聚脲涂覆砌体填充墙的动力响应过程、毁伤特征和破坏模式，对不同聚脲涂覆方式和涂覆厚度的砌体墙进行了近距离空爆试验，结合LS-DYNA软件开展了数值模拟研究，基于砖墙、钢筋和聚脲涂层的抗力函数建立了改进的等效单自由度理论计算模型。等效单自由度模型可以准确地描述内置拉结筋涂覆聚脲加固墙体在近场爆炸载荷作用下的位移响应过程。在近场爆炸工况下，根据墙体的面外响应特征，总结出3种近场爆炸破坏模式：表面砂浆层损伤、开坑位错及背面鼓包、贯穿损伤。随着拉结筋数量的增加，墙体的抗爆性能增强，临界贯穿破坏装药量增多。
高压科学应用 | 侵彻和爆炸作用下地铁结构毁伤破坏效应的数值模拟

高压科学应用 | 侵彻和爆炸作用下地铁结构毁伤破坏效应的数值模拟

摘要：以济南轨道交通7号线“水屯北路站”为例，基于LS-DYNA软件中的流-固耦合和完全重启动算法，开展了地铁结构由外及内的钻地弹先侵彻后爆炸以及由内及外的大当量TNT装药内部爆炸作用下结构毁伤破坏效应的数值模拟。首先，对已有弹体先侵彻后爆炸一次打击试验进行了数值模拟，验证了数值建模方法和材料模型参数选取的准确性。在此基础上，建立了3种由外及内的先侵彻后爆炸和3种由内及外的内爆炸三维数值模型，分析了地铁结构损伤破坏模式和对人员及附属构件的毁伤情况。数值模拟结果表明：钻地弹在地铁站上方先侵彻后爆炸作用时，地铁结构的损伤破坏模式为局部损伤；地铁结构内部爆炸时，超压峰值在爆炸近区衰减较快，在爆炸中远区衰减较慢。研究结果可为进一步探究内爆炸作用下地铁结构径向和法向冲击波传播衰减规律提供参考。
高压科学应用 | 喷射压力对内燃机中汽油燃爆特性的影响

高压科学应用 | 喷射压力对内燃机中汽油燃爆特性的影响

摘要：为了探究不同喷射压力对受限空间内汽油的燃爆特性的影响，运用 20L 球形爆炸测试装置，对不同喷射压力下汽油云雾燃爆的特征参数变化、火焰传播、温度变化进行了测试。结果表明：最佳喷料时间为 100ms ，最大燃爆压力和最大燃爆压力上升速率随喷射压力的增加呈线性上升趋势，燃爆持续时间则呈线性下降趋势。喷射压力的变化对燃爆持续时间的影响更为显著，汽油的燃爆效率随着喷射压力的增加而显著提高。基于比色测温方法对火焰温度场进行重构，发现最高平均温度与喷射压力呈线性关系，最高平均温度随喷射压力的增加而升高。通过火焰传播过程中云雾形态和火焰温度的变化情况，就喷射压力对汽油云雾燃爆的影响进行了分析。研究结果可为增压直喷式内燃机的设计以及汽油内燃机燃烧效率和经济性的提升提供理论参考。

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封面文章 | 冲击下黄铁矿脱硫及其对地球早期环境的影响

封面文章 | 冲击下黄铁矿脱硫及其对地球早期环境的影响

高压物性与结构 | 金刚石压腔加载下硅油中的压力分布

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高压物性与结构 | 钛粉含量和零氧平衡协同下 CO₂ 相变激发药剂的性能表征

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高压物性与结构 | 水含量对多孔粒现场混装铵胺炸药性能的影响

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高压技术 | 缠绕离散式大腔体超高压模具的设计计算及数值模拟

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高压下物质的动态响应 | 高压脉冲水射流冲击下受载煤岩的损伤破坏特征及影响因素

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高压下物质的动态响应 | 内置拉结筋聚脲涂覆砌体填充墙近场抗爆性能和分析方法

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高压科学应用 | 侵彻和爆炸作用下地铁结构毁伤破坏效应的数值模拟

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高压科学应用 | 喷射压力对内燃机中汽油燃爆特性的影响

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封面文章 | 冲击下黄铁矿脱硫及其对地球早期环境的影响

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