HMX基PBX的温度环境适应性

对HMX基PBX进行了-40～+75℃温度循环试验和温度冲击试验,采用超声波参量检测方法对炸药的内部损伤进行了分析和表征。并对环境试验前后炸药的力学性能和破坏方式进行了实验研究。结果表明,温度循环试验和温度冲击试验将导致HMX基PBX产生热损伤,使HMX基PBX压缩强度轻微下降,而对拉伸强度影响不大。     

纳米HMX基PBX的热分解特性

采用溶液-水悬浮法,通过控制水料比、反应温度、搅拌速度等因素制备了纳米HMX基PBX。使用热重(TG)/差示扫描量热(DSC)同步热分析仪研究了其热分解特性。结果表明,纳米HMX基PBX热分解反应的DTG峰温、活化能和放热量分别为557.5K、270.5kJ/mol和816.3J/g;与微米HMX基PBX相比,纳米HMX基PBX的DTG峰温延后3.7K,活化能提高86.9kJ/mol,放热量增加158J/g。在558.3K以下,纳米HMX基PBX的安定性优于微米HMX基PBX。     

PBX炸药二维冲击起爆机理的数值模拟

建立了基于KIM模型的一个化学反应速率方程模型,用于分析PBX起爆和爆轰行为的损伤作用.运用遗传算法确定了反应速率方程的相关参数,通过与Forest-Fire反应速率模型数值模拟结果对比,验证了所建模型的合理性.将所建反应速率方程模型嵌入有限元程序对PBX炸药二维冲击起爆过程进行数值模拟,数值模拟结果与试验结果吻合较好,可以描述分析受冲击加载造成孔隙率、颗粒尺寸等变化的损伤炸药的冲击起爆过程.     

HMX塑料粘结炸药的粘接研究

测试了水和甲酰胺对 HMX塑料粘结炸药 (PBX)药柱表面的接触角 ,它们的接触角分别为 82°和 32°;计算了 HMX药柱的表面能为 91 m N/ m,这表明 HMX塑料粘结药柱表面为低能表面。比较了几种结构胶粘剂粘接药柱的剪切强度 ,使用环氧胶时为 7.6MPa。试验发现胶粘剂种类、厚度对 HMX塑料粘结剂药柱爆速的影响较小     

环境温度作用下固体火箭发动机药柱的累积损伤规律

应用三维热粘弹性有限元分析方法,计算了固体火箭发动机星型药柱在环境温度载荷作用下的温度场和热应力场。应用线性累积损伤模型,计算了不同环境温度载荷作用下药柱的累积损伤。结果表明,在不同应力水平下,推进剂的累积损伤基本符合线性累积损伤规律。星尖处的应力最大,是发动机药柱容易失效的部位。推进剂在长期热应力作用下的累积损伤不仅由应力决定,时温转换因子也是十分重要的因素。     

复合载荷作用下TATB基PBX炸药药柱的损伤试验研究

为研究损伤炸药的安全性,在温度载荷和机械载荷的复合作用下,对TATB基PBX炸药药柱进行了较轻微和较强烈两种不同程度的损伤试验。测试了损伤前后PBX药柱的密度、超声波声速和增益值变化,采用隔板试验测试了冲击波感度。结果表明,经两种复合载荷作用后药柱的密度分别减小0.15%和2.16%,超声波声速减小0.97%和7.87%,增益值增加43.32%和49.07%;50%爆轰隔板厚度分别增加约2.08%和30.21%,表明复合载荷作用越强烈,药柱密度和声速值减小越明显,损伤越严重,冲击波感度越高。     

聚合物粘接炸药动态压缩过程中的损伤仿真研究

研究了不同过载条件下聚合物粘接炸药(PBX)的动态力学特性。采用弹体侵彻混凝土的方法计算出药柱的不同过载值,得到了药柱的过载-时间曲线。通过有限元软件对药柱的损伤过程进行了数值模拟,分析了在无径向约束条件下的过载量对药柱损伤的影响。研究结果表明:随着加载时间的不断延长,药柱颗粒之间发生界面脱胶,药柱中心产生微小裂纹;继续压缩时,药柱颗粒发生穿晶断裂,裂纹呈一定角度沿着剪切屈服面延伸;药柱沿晶断裂先于穿晶断裂出现,带有沿晶裂纹的试样依然能承受加载;随着过载值的增加,药柱的损伤逐渐增大。     

温度对HMX基PBX炸药热膨胀系数和热导率的影响

用热膨胀仪和闪光导热仪研究了温度对HMX基PBX的热膨胀系数和热导率的影响。结果表明,在低于330K时,HMX基PBX的线膨胀系数约为5.34×10-5 K-1;在330～350K,线膨胀系数迅速增大到13.47×10-5K-1,随着黏结剂软化,线膨胀系数随之减小到8.04×10-5 K-1。在293～373K,HMX基PBX的比热容从0.978J.g-1.K-1线性增长到1.254J.g-1.K-1,但在343K附近黏结剂融化存在异常偏大值;HMX基PBX的热扩散率从0.256mm2.s-1下降至0.179mm2.s-1,通过比热和热扩散率实验数据计算获得的热导率从0.462W.m-1.K-1下降至0.406W.m-1.K-1。基于分子晶体传热理论模型建立了比热和导热系数的温度关系函数,HMX基PBX的导热机制符合两相串联模型。     

低拉伸应力下PBX的老化实验研究

为了研究PBX在超长时低应力拉伸下的老化问题,设计了一种能进行超长时恒定拉伸应力加载的新实验装置,并验证了装置的可靠性.对以HMX和TATB为基的PBX炸药进行不同拉伸应力下的常温长时加载和45℃下的高温长时加载试验,研究了应力水平和温度环境对样品抗长时拉伸能力的影响,比较了相同条件下模压样品和等静压样品抗长时低应力拉伸的能力.结果表明,本实验能够有效研究PBX在低应力拉伸下的承载能力,并获得了在一定温度一定拉伸应力条件下PBX的老化寿命.     

核壳型HMX@TATB复合炸药造型粉制备技术研究

核壳型HMX@TATB复合炸药不仅能够显著降低HMX炸药的感度,还能有效保持HMX的高能量密度水平,在未来钝感弹药和安全型高能推进剂领域展现了较好的应用前景,而核壳型HMX@TATB复合炸药基PBX的制备研究对其相关性能测试和后期应用研究起重要作用。本研究探索了核壳型HMX@TATB复合炸药为基PBX造型粉制备过程中的转速、温度和粘结剂的滴加速度等工艺参数对造粒包覆的影响,得到了稳定的百克级核壳型HMX@TATB为基PBX造型粉的造粒工艺。     

TATB/HMX基PBX的水悬浮包覆工艺研究

采用水悬浮包覆技术制备了TATB/HMX基PBX,研究了料液比(TATB/HMX与纯净水的质量比)、温度、真空压力、颗粒的成熟时间、表面活性剂等因素对TATB/HMX基PBX包覆效果的影响。结果表明,当料液比为1∶10时,水对包覆颗粒的打磨作用明显;真空压力为0.045MPa时,60℃可以使乙酸乙酯/水恒沸物不沸腾,且包覆颗粒呈球形;在温度为60℃、真空压力为0.045MPa、搅拌速率为500r/min条件下,控制成熟时间为3min,TATB/HMX基PBX的最大堆积密度为0.8240g/cm3;Span-80/Tween-80(质量比6∶4)复合表面活性剂可明显改善TATB/HMX基PBX的包覆效果。     

JOB-9003炸药"激热"冲击损伤破坏及超声特征

进行了未经热处理的JOB-9003塑料粘结炸药(PBX)标准压缩试样的"激热"冲击损伤破坏试验,对试样热冲击试验前后的超声波特性参量进行了检测,试验显示出JOB-9003炸药存在一个明显的"激热"冲击损伤破坏临界温度差,并获得了试样热冲击损伤破坏的超声波参量特征.     

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。     

含能材料在冲击载荷下动态响应的有限元分析及热点形成机理的数值模拟

围绕炸药装药的热点／起爆机制，在Ｐｅｒｚｙｎａ弹粘塑性本构模型的基础上，作了适当的补充和修正，在流动参数γ中计入温度和压力的影响，并考虑到固体炸药的热软化效应，将弹性模量也视为温度的函数，对稳态温度场中受冲击载荷作用的炸药药柱进行了弹粘塑性分析。动态有限元计算结果表明，计算曲线和实验曲线有很好的近似。本文所采用的本构模型和计算方法对于含能材料在冲击载荷下动态响应的有限元分析以及炸药装药中热点形成机理的数值模拟提供了良好的基础     

PBX压缩疲劳过程中的红外热像试验研究

采用红外热像仪对PBX块状试样在单轴压缩载荷下的疲劳过程进行了试验研究.结果表明,PBX药柱在压缩疲劳过程中会出现明显的温度升高现象,红外热像技术可实时监测药柱表面温度场的变化;PBX的疲劳温升与疲劳加载的频率、应力及试样状态有很大关联性,最大温升值随着疲劳加载的频率和加载应力幅值的增大而(提高.)     

表面活性剂对HMX基PBX性能的影响

采用溶液-水悬浮法,以F2602为黏结剂,Span-80、Tween-80、PVA、糊精为表面活性剂,制备了HMX基PBX;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差式扫描量热仪(DSC)对其进行了表征和热分析,并测试了其撞击感度。结果表明,加入表面活性剂包覆后未改变HMX的晶体结构;以Span-80为表面活性剂时包覆得到的HMX基PBX表面最光滑,包覆密实且无明显外漏现象;加入表面活性剂Span-80、Tween-80、PVA、糊精后得到的HMX基PBX的表观活化能分别为438.05、217.74、406.64、356.14kJ/mol,与未加表面活性剂的样品相比降低了35.52、255.83、66.93、117.43kJ/mol;加入Span-80的HMX基PBX热爆炸临界温度约上升1℃,表明对PBX的安定性无明显影响,撞击感度特性落高(H50)由44.9cm增加到63.2cm,提高了40.76%。     

修正时间硬化理论的PBX蠕变模型及其应用

利用基于修正时间硬化理论的蠕变模型来模拟炸药部件的短时蠕变行为。以HMX基PBX的15次单轴压缩蠕变实验数据确定了15组模型参数,抽取3组利用ANSYS软件进行模拟实验来验证模型。根据正态分布小概率原理最终确定了通用的蠕变模型参数。应用获得的蠕变模型对真空吸附作用下的该型PBX部件进行蠕变仿真,获得其在1h内的蠕变变形。理论分析和数值模拟结果表明,该模型能很好地描述HMX基PBX的蠕变特性,可以运用于机械加工过程中炸药部件受夹持力作用的短时蠕变仿真。     

高品质压装HMX基PBX炸药的冲击波感度

为改善HMX基PBX的安全性能,通过隔板试验研究了高品质HMX的粒度对压装PBX炸药冲击波起爆性能的影响.结果表明·对于相对密度较高(98.5％TMD)的压装HMX基PBX,与普通品质(平均粒径30μm)相比,使用高品质HMX(20 μm)后PBX的冲击波感度下降了7％,当高品质HMX的粒度增至150μm后,其冲击波起...     

修正时间硬化理论的PBX蠕变模型及其应用

利用基于修正时间硬化理论的蠕变模型来模拟炸药部件的短时蠕变行为.以HMX基PBX的15次单轴压缩蠕变实验数据确定了15组模型参数,抽 取3组利用ANSYS软件进行模拟实验来验证模型.根据正态分布小概率原理最终确定了通用的蠕变模型参数.应用获得的蠕变模型对真空吸附作用下的该型PBX部件进行蠕变仿真,获得其在1h内的蠕变变形.理论分析和数值模拟结果表明,该模型能很好地描述HMX基PBX的蠕变特性,可以运用于机械加工过程中炸药部件受夹持力作用的短时蠕变仿真.     

HMX颗粒特性对压装PBX苏珊感度的影响

采用苏珊试验测试了HMX基压装PBX炸药在低速撞击下的感度,研究了HMX的晶体品质、颗粒尺寸等对PBX撞击感度的影响。结果表明,HMX晶体品质的提高有利于提升PBX的反应阈值速度;在晶体品质相当的情况下,当HMX颗粒由20μm增大到105μm时,PBX的苏珊撞击响应的阈值速度由47m/s升至59m/s,而撞击响应的程度有一定下降。苏珊试验中存在一个临界撞靶速度(约100m/s),低于该速度,含高品质HMX的PBX反应程度小于含普通品质HMX的PBX;高于该速度,含高品质HMX的PBX反应程度则大于含普通品质HMX的PBX。