药片落锤撞击试验中B炸药的响应特性

设计了药片落锤撞击试验装置,落锤质量约20kg,测试了Φ20mm×5mm、Φ20mm×9mm成型B炸药在撞击压缩中的响应特性,采用锰铜压力计测试样品中压力的变化过程,通过高速录像照片分析了撞击点火反应过程,通过冲击波超压传感器测量了炸药的反应超压,分析了B炸药在药片落锤撞击试验中的响应规律。结果表明,B炸药的反应落高阈值随着B炸药药片厚度的增加而降低。     

几何尺寸对DNAN基熔铸炸药慢烤响应特性的影响

为研究几何尺寸对DNAN基熔铸炸药热反应规律的影响,自行设计了慢烤试验装置,采用多点测温慢烤试验方法,分别在1°C/min和3.3°C/h两种升温速率下进行了4种尺寸(Φ19mm×19mm、Φ19mm×38mm、Φ19mm×76mm、Φ30mm×30mm)弹药的慢烤试验,建立了炸药慢烤试验计算模型,采用Fluent软件计算了升温速率3.3℃/h下一维、二维方式几何尺寸增加时烤燃弹的响应情况。结果表明,几何尺寸和升温速率共同影响烤燃弹的响应特性;对相同烤燃弹,在升温速率3.3℃/h下加热响应等级比升温速率1℃/min下的更剧烈;在升温速率3.3℃/h下,烤燃弹点火位置均位于几何中心,并且随着几何尺寸的增加,点火时刻烤燃弹的外壁温度逐渐降低,烤燃弹存在发生点火反应的最低环境温度为174.74℃,且当药柱长径比为4时,点火时刻外壁温度随着药柱直径的增加呈指数衰减趋势。     

加热前后PBX-2炸药的撞击响应

为了研究炸药在加热前后撞击安全性能的变化,设计了热与撞击复合加载试验系统,并对Φ50 mm×50 mmPBX-2药柱进行了试验.试验中采用热电偶测量药柱不同位置温度的变化过程,通过高速摄像照片记录了点火反应过程,用冲击波超压传感器测量了炸药的反应超压,初步获得了加热前后PBX-2炸药的撞击响应特性.结果表明,加热后的P...     

温度循环载荷作用下压装A-IX-II装药的裂纹机理研究

为了研究压装A-IX-II炸药装药对环境温度的适应性,通过-54~71、-15~71、-54~60、-54~55℃四个温度范围的高低温循环试验研究了1.65、1.70、1.75g/cm3三种装药密度和Φ60mm×60mm、Φ40mm×40mm两种尺寸的A-IX-II炸药药柱裂纹产生的规律,讨论了高低温循环试验中A-IX-II炸药药柱裂纹形成的机理。通过裂纹出现的位置、钝感剂性质和加载温度范围分析了导致A-IX-II炸药药柱产生裂纹的原因。结果表明,在温度循环载荷下高密度和大尺寸药柱更容易产生裂纹。导致A-IX-II炸药药柱产生裂纹的可能原因有两种:一是在老化过程中钝感剂石蜡/硬脂酸体系液化和局部流失使药柱的结构强度下降;二是热胀冷缩形变产生的应力使药柱结构完整性最终被破坏;同时,基于这两种因素解释了药柱密度和尺寸对裂纹产生的影响。     

温度循环载荷作用下压装A-Ⅸ-Ⅱ装药的裂纹机理研究

为了研究压装A-Ⅸ-Ⅱ炸药装药对环境温度的适应性,通过-54~71、-15~71、-54~60、-54~55℃四个温度范围的高低温循环试验研究了 1.65、1.70、1.75g/cm3 三种装药密度和Φ60mm×60mm、Φ40mm×40mm两种尺寸的A-Ⅸ-Ⅱ炸药药柱裂纹产生的规律,讨论了高低温循环试验中A-Ⅸ-Ⅱ炸药药柱裂纹形成的机理.通过裂纹出现的位置、钝感剂性质和加载温度范围分析了导致A-Ⅸ-Ⅱ炸药药柱产生裂纹的原因.结果表明,在温度循环载荷下高密度和大尺寸药柱更容易产生裂纹.导致A-Ⅸ-Ⅱ炸药药柱产生裂纹的可能原因有两种:一是在老化过程中钝感剂石蜡/硬脂酸体系液化和局部流失使药柱的结构强度下降;二是热胀冷缩形变产生的应力使药柱结构完整性最终被破坏;同时,基于这两种因素解释了药柱密度和尺寸对裂纹产生的影响.     

典型炸药药柱撞击感度的试验研究

为了研究炸药成型药柱和粉状炸药撞击感度的差异,利用炸药药柱撞击感度试验装置,对5~10g量级的3种炸药药柱(TNT、Tetryl和钝化RDX)进行了撞击感度试验,分析了炸药种类、药柱高度和药柱温度对炸药药柱撞击感度的影响。结果表明,炸药药柱和粉状炸药的撞击感度趋势基本一致,但炸药药柱的撞击能(E_0)明显大于粉状炸药,对于TNT、Tetryl和钝化RDX 3种炸药,炸药药柱的撞击能与粉状炸药的临界撞击能之比(E_0/E_(50))在2.6~4.9之间;随着药柱高度由10mm增至20mm,Tetryl药柱撞击感度下限(H_0)由40cm增至105cm;药柱的温度也对炸药撞击感度有显著的影响,随着药柱温度由-40℃升至70℃,JO-8药柱撞击感度下限(H_0)由30cm升至50cm;炸药药柱的撞击感度由炸药原材料、炸药药柱的物理与化学性质等多个因素决定。     

NEPE推进剂热安全性的尺寸效应

为了解NEPE推进剂热安全性的尺寸效应,在不同温度下对不同尺寸的NEPE推进剂药柱进行了热爆炸试验,测得其热爆炸延滞期,并计算得到不同尺寸NEPE推进剂药柱在90、100、110、120℃下的热分解反应速率;通过在药柱内部布置热电偶监测了尺寸为Ф100mm×100mm和Ф150mm×150mm药柱在90℃和100℃环境温度下的内部温度变化。结果表明,当温度高于76.2℃时,NEPE推进剂药柱的尺寸越大,反应速率常数越大;活化能与药柱的比表面积呈线性相关,比表面积越小,活化能越大,当NEPE推进剂药柱的比表面积小于0.02mm-1时,活化能(Ea)为179.3kJ/mol,指前因子(A)为4.62×1019s-1。硝酸酯增塑剂的存在是NEPE推进剂在200℃以下发生热爆炸的主要原因。     

Steven试验中含TNT类炸药的响应特性

为了研究不同尺寸下含TNT类炸药在撞击作用下的安全性能,用2 kg弹丸分别对TNT炸药以及不同尺寸B炸药进行Steven试验,并用锰铜压力计测试了样品的压力变化过程,用高速摄像机记录了点火反应过程,用冲击波超压传感器测量了炸药的反应超压,分析了TNT炸药和B炸药的响应规律。结果表明,Steven试验中B炸药的尺寸变化对射弹起爆速度阈值有显著影响,随着B炸药厚度的增加,其射弹起爆速度阈值随之降低,反应超压增加。     

带壳B炸药在钨珠撞击下冲击起爆的数值模拟

基于L ee-T arver点火增长模型,对直径分别为9、14、18和25mm的钨珠撞击带钽壳B炸药的过程进行了数值模拟,计算出了引爆B炸药的阈值速度,计算值与试验值相符合。探讨了B炸药在钨珠撞击下的起爆机理,结果表明,随着钨珠尺寸的增大,引爆B炸药的钨珠撞击阈值速度呈指数规律减小;当钨珠以引爆阈值速度撞击炸药时,随着钨珠直径的增大,炸药发生爆轰的时间逐渐推后,爆轰增长速度逐渐变慢。从钨珠撞击引爆炸药的机制来说,炸药点火是压力波的峰值压力和持续时间共同作用的结果,峰值较低的压力波作用较长时间也可以引爆炸药。     

撞击作用下炸药装药的尺寸效应研究

利用大型撞击加载装置对不同直径的炸药装药进行了模拟实验 ,分析了撞击作用下药柱直径对其敏感性影响 ,为炸药装药发射安全性研究提供了合适的模拟药柱尺寸     

DNAN基熔铸混合炸药慢烤燃的尺寸效应

利用自行设计的烤燃试验装置,采用多点测温方式,以1.0℃/min的升温速率对3种不同装药尺寸的DANA基熔铸混合炸药进行慢烤,测量烤燃弹的温度变化,以此为基础,建立烤燃弹的计算模型,利用FLIENT软件对不同装药尺寸的烤燃弹进行了数值模拟,研究装药尺寸对DNAN熔铸混合炸药烤燃响应特性的影响。结果表明,约束条件和升温速率不变时,装药尺寸对DNAN基熔铸混合炸药的响应温度有明显影响,装药直径为19mm的烤燃弹在升温速率1.0℃/min下,当长径比小于4时,炸药的响应温度随长径比增大呈指数降低趋势,同时响应时间随装药尺寸增大也呈指数衰减;当长径比大于4时,炸药的响应温度趋于恒定,响应时间也基本不变。在升温速率不变时,DNAN熔铸炸药的相变温度与尺寸无关,在1.0℃/min升温速率下的炸药点火位置均在药柱中心,点火区域与装药尺寸呈几何相似。     

浇注PBX炸药药柱的动态撞击性能

将浇注型PBX-1药柱以150、240m/s速度撞击靶板,用扫描电子显微镜(SEM)技术和差示扫描量热仪(DSC)技术对撞击加载后的样品进行了分析,研究了浇注PBX炸药药柱的动态撞击性能。结果表明,在150、240m/s撞击加载条件下,PBX-1炸药不发生反应或点火;浇注炸药药柱的损伤主要表现为炸药颗粒破碎和颗粒与黏结剂的脱离。随着撞击加载速度的增大,PBX-1炸药颗粒破碎程度增大,炸药颗粒与高分子基体发生脱离现象越严重;PBX-1炸药撞击前后,热分解性能没有发生本质性的变化。     

限定条件下聚黑炸药烤燃试验及热起爆临界温度的数值计算

采用自行设计的烤燃试验装置,以1.0℃/min的升温速率并采用恒温控制技术对聚黑(JH)炸药进行了不同温度下的50min恒温烤燃试验;用FLUENT软件对不同升温速率和装药尺寸的聚黑炸药热起爆临界温度进行了数值计算。结果表明,炸药存在一个热起爆临界温度,炸药置于恒定高温环境中比慢速烤燃更危险,发生反应的环境温度更低,响应更剧烈。随着升温速率的增加,药柱的热起爆临界温度缓慢升高,当升温速率大于10.0℃/min时,热起爆临界温度均为197℃。药柱的长径比相同时,随着药柱尺寸的增加,聚黑炸药的热起爆临界温度逐渐降低,当药柱尺寸增加到一定值时,药柱尺寸对聚黑炸药热起爆临界温度的影响将减弱。     

缓慢热作用下PBX-9炸药的响应特性

为研究RDX基PBX-9炸药的热响应规律,分别采用1.5、3.0、4.5、8.0℃/min的升温速率对PBX-9炸药药柱进行了烤燃试验。用热电偶测试了药柱表面的温度变化,通过测量冲击波超压和收集试验弹残骸,分析了药柱的反应程度,获得了不同升温速率下的响应规律。结果表明,升温速率为1.5~8.0℃/min时,对PBX-9炸药的响应温度没有明显的影响,试验弹响应时药柱温度约为140~150℃,均为燃烧反应。烤燃过程中黏结剂的分解对PBX-9炸药响应特性影响较大,使其反应程度一致。采用FLUENT软件对该烤燃试验过程进行了数值模拟,得到PBX-9炸药反应的活化能和指前因子分别为184.2×103J/mol和7.24×1018s-1。     

含AP炸药装药在剪切加载下的动态响应特性

采用小落锤加载装置和自行设计的剪切装置研究了含AP及不含AP的两种炸药装药在剪切加载下的动态响应特性,分别采用高速摄影和扫描电镜记录了装药动态响应过程和晶体的微观状态。结果表明,含AP炸药装药的临界点火阈值为1.0m,不含AP炸药装药的临界点火阈值为1.2m,表明AP的加入使整个炸药装药变得敏感;炸药药柱在加载作用下主要经历冲击、塑性流动、剪切、飞散、反应等阶段;剪切加载后的AP晶体损伤以剪切变形和穿晶断裂为主,而RDX晶体以塑性变形和破碎为主,差异主要与AP晶体的力学强度较低及没有明确的熔点性能有关。     

低强度冲击下炸药点火的数值模拟

为了研究炸药在低强度冲击下的反应特性,根据标准的Steven试验建立了数值计算模型,采用热力耦合模型和Arrhenius方程描述炸药的热反应,对不同速度弹头撞击炸药过程进行了数值模拟计算,获得了炸药点火的弹头阈值速度,分析了弹头形状对炸药反应的影响。计算结果表明,在弹头阈值速度下,炸药点火存在一定的延迟时间,随着弹头速度的增大,延迟时间缩短;弹头形状会影响炸药受力过程,使炸药点火特性发生变化。     

A-IX-II炸药柱的湿热老化行为

为了研究含Al和RDX压装混合炸药装药对湿热环境的适应性,将Ф20mm、Ф40mm、Ф60mm、Ф84mm的A-IX-II压装炸药柱在71℃、相对湿度65%的环境条件下老化52d,跟踪记录了药柱的体积、抗压强度、质量、Al粉活性、分解热、真空安定性(VST)、爆发点随老化时间的变化,并用X线断层摄影仪、扫描电镜观察其微观结构.结果表明,湿热老化使药柱体积发生不可逆膨胀、抗压强度变小、部分Al粉被氧化、分解热降低,老化初始阶段变化较快,老化7d后变化趋缓;老化52d后爆发点温度没有明显降低,VST放气量没有增加,表明炸药的热安定性没有退化;药柱的结构完整性存在尺寸效应,直径在60~84mm存在临界值,大于临界值的药柱老化后内部容易产生裂纹;老化后钝感黏结剂破碎、脱粘,导致药柱的抗压强度变小;老化后部分Al粉失活,使得炸药的分解热减少.     

炸药激光起爆过程的准三维有限差分数值模拟

根据含锌材料的热起爆机理，建立了在激光作用下炸药点火过程的三维(二维轴对称)有限差分模型，运用此模型对RDX、PETN、HMX和改性B炸药在激光作用下的温度成长过程、温度场分布及点火延迟时间进行了数值模拟。结果表明，三维模型延迟时间计算结果与实验结果较为符合；药柱温度增长主要是在激光照射面上很薄一层药剂内发生；激光的光斑直径、脉宽和炸药的激光吸收系数对点火能量阈值有较大的影响。     

冲击加载下PBX的点火特性与力学特性间的关系

为研究撞击加载下无CT可见疵病的高聚物黏结炸药(PBX)的点火特性,利用大落锤实验研究了PBX在冲击加载时的力学响应和点火机制;采用ANSYS/LS-DYNA软件模拟计算了400kg落锤、2 500mm落高撞击加载下PBX的力学响应特性,探讨了PBX力学特性与其点火特性间的关系。结果表明,模拟加载应力曲线与实验测试曲线高度吻合;同一落高下,弹性模量为1.12~4.36GPa时,随着PBX弹性模量的增加,作用在PBX上的最大应力增加,PBX的最大应变率增大,发生点火的概率增加。为了增加PBX的加载安全性,PBX围压加载模量的最佳值应调整到1.12GPa。     

火炸药药柱撞击感度试验装置及方法

为了提高火炸药药柱撞击感度测试的试验手段,建立了一套新的炸药药柱撞击感度测试系统,并对系统的主要技术指标进行了验证。设计了试验方法,对不同成型炸药药柱和不同尺寸的推进剂进行了撞击试验。结果表明,试验结果气体检测判定法明显好于传统的方法,药粉与药柱由于结构的不同,试验结果也不完全一致,即使相同种类的药由于尺寸不同也可能带来结果的差异。