空心圆筒的非傅立叶热冲击问题研究

在热冲击问题中引进非傅立叶分析，考虑了在极端热传递条件下的非稳态传热过程中热量传播速度的有限性，然后用一种解析方法得到温度场和应力波传播的精确解．进而分析了空心圆柱体内的热动应力的响应和分布规律。结果表明，在热作用瞬态程度较高的情况下，受热冲击物体内尖峰应力将大大增加。     

高热可靠性电子器件热变形模拟

电子器件热变形的模拟对于提高器件的热可靠性有着重要意义 .以一种可靠性要求很高的电子器件——火箭点火用固态继电器作为研究对象 ,采用三维有限元程序对固体继电器工作时内部的热变形进行计算和分析 ,所得到的计算结果与热变形实验测试结果一致     

JOB-9003炸药热冲击损伤的超声波检测

观察了JOB-9003炸药在水浴法热冲击试验中发生的损伤及变化过程，研究了超声特性参数(增益)与炸药热冲击损伤因子的关系，曲线关系预示出炸药存在预损伤。研究结果表明超声波检测技术及装置适合于JOB-9003炸药热冲击损伤及其演变的实验测试，可为研究炸药在外载条件下的动态响应提供一项新的实验技术。     

含缺口PBX药柱热冲击响应的数值模拟及试验

针对脆性高聚物黏结炸药(polymer bonded explosive,PBX)的热应力破坏问题,开展了缺口药柱热冲击响应的数值模拟和实验研究.采用温度相关的热弹塑性模型对PBX药柱在50℃平衡温度、10℃·min-1条件下的热传导和热应力进行了二维轴对称仿真分析,并利用温度-应变-声发射监测技术,在温度箱风冷试验中进行了验证.数值模拟结果表明,降温温度冲击过程中,受热近表面存在一种温度边界层,使内外表面产生较大温差,并在药柱柱面中心产生超过PBX拉伸强度的轴向拉应力;位于柱面中部的缺口使热应力放大,并加剧试样破坏的进程,其中R2的缺口圆柱的应力梯度变化最明显,应力集中系数超过1.6.实验结果表明,PBX药柱热冲击破坏方式为表面拉伸热应力超过材料拉伸强度导致的脆性断裂破坏,热冲击破坏时的信号特征表现为应变发生突变并产生高幅值声发射信号.数值模拟得到的缺口药柱、无缺口药柱的临界断裂温差分别为8.3℃和12.6℃,试验数值分别为9.2℃和12.5℃,二者吻合良好.     

弹用钛合金进气道热校形研究

开展了弹用钛合金异形进气道部件真空炉热校形研究,设计了模块式校形模具,采用Patran建立了三维有限元模型,对预变形—加热—降温—卸载的校形过程进行了有限元计算,对不同的预变形量、加热温度进行了对比分析,找到了较为合理的校形参数;根据计算结果,在真空炉中对产品进行了热校形,计算结果与校形后状态较为一致。     

基于变形热的NEPE推进剂本构模型

针对硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂在冲击载荷下的变形生热现象,基于热传导理论,拟合得到了冲击载荷下的温升函数。基于固体推进剂力学特性所具有的温度相关性,将温升函数添加到黏-超弹本构模型中,由此提出了一种考虑变形生热的黏-超弹本构模型,利用NEPE推进剂的SHPB实验数据进行了参数的获取和模型验证。结果表明:该模型可以很好地预测固体推进剂在高应变率下的力学曲线; 在研究聚合物冲击载荷条件下本构模型时应考虑冲击生热对聚合物造成的软化影响。     

形变热处理ZK60镁合金抗弹性能研究

以变形镁合金中比强度最高的ZK60合金作为研究对象,进行ZK60合金形变热处理实验研究,并以热变形态、热变形+T5态、热变形+T6态3种不同热加工态ZK60合金作为靶板材料,通过高速冲击实验,进行ZK60合金抗弹性能影响研究。结果表明:300℃热压缩变形后ZK60合金抗拉强度平均提高35 MPa、伸长率平均提高9%;变形+T5处理后合金抗拉强度下降约为18 MPa、伸长率下降约为2.6%;变形+T6处理后合金的抗拉强度最低,为241 MPa,而伸长率最高,达到33.8%;相同冲击速度下,变形+T5态靶板对应的弹坑周围不出现裂纹、合金抗弹性较好,变形+T6态靶板对应的弹坑周围有明显纵向裂纹、合金抗弹性较差,而变形态靶板所对应的弹坑形貌则具有不同特征,弹坑形貌与靶板材料的力学性能相关;通过线性回归,建立了弹坑深度与靶板材料常规力学性能之间的关系式。     

固体火箭发动机的热响应研究

采用带源项的热传导方程,对固体火箭发动机在遭受热载荷时的响应情况进行了数值模拟,有效地评估了在外界热载荷作用下固体发动机的危险性,并提出了减少发动机热危险性的措施.     

太阳辐射下狙击枪枪管附近流场及其热变形分析

为了预测太阳辐射下狙击枪枪管的变形程度,以某型狙击步枪为基础,在CFX与ANSYS中建立了空气与枪管的瞬态热流固耦合计算模型,求解枪管与外界的对流换热系数。计算得到3 h内枪管附近对流换热流场情况、枪管温度场变化以及最终枪管变形程度,分析枪管周围流动换热结果和枪管热变形结果,显示太阳辐射作用下枪管周围会产生显著热对流效应,热气流上升最终产生复杂的大气湍流运动影响了枪管周围的对流换热,对流换热系数明显不是定值。分析结果表明：辐射导致的温差与自重耦合作用下枪口弯曲角可达约0.3 mil,将对狙击步枪的射击精度产生明显影响。该研究为该类狙击步枪枪管受太阳辐射导致的热变形提供数值预测方法。     

高能燃烧剂作用下岩石介质中非稳态溫度场计算

以厚壁筒的热传导为模型，研究了高能燃烧剂作用下岩石介质中温度场分布。根据燃烧剂的作用特点，在热传导方程的边界条件中引入单位脉冲函数以模拟其作用的瞬时冲击特性，通过拉普拉斯变换求解瞬态温度场分布的解析解。利用该解析解进行计算，结果表明，热冲击在瞬时完成后，温度场的作用范围仅限于距离炮孔内表面几毫米到几十毫米的薄层中，随时间的增加，温度分布趋于均匀。同时温度场分布受炮孔半径影响，当外径不变而炮孔半径减小时，相应各点的温度降低，但在同一时刻下的温度梯度趋陡。计算结果为高能燃烧剂的设计与应用提供了一定的理论参考。     

GAP基热塑性弹性体改性单基发射药的热行为及力学性能

为改善单基发射药的力学性能,制备了聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基含能热塑性弹性(GAP-ETPE)不同含量的单孔管状改性单基发射药,通过甲基紫试验和真空安定性试验、差示扫描量热法(DSC)研究了发射药热安定性和热分解过程,并测试了其冲击和压缩性能,分析了GAP-ETPE含量的变化对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明:随着GAP-ETPE含量的增加,改性单基药的热安定性逐渐提高,热分解放热峰温、放热量和密度逐渐降低;低温(-40℃)、常温(20℃)和高温(50℃)下改性单基发射药试样的冲击强度和压缩率提高、抗压强度降低。与空白试样相比,GAP-ETPE含量为30%时,低温、常温和高温下试样的冲击强度分别提高了161.4%、160.1%和164.0%,压缩强度分别降低了23.6%、28.8%和33.1%,压缩率分别提高了246.4%、233.9%和266.0%。     

一种HMX基PBX炸药在热与落锤撞击复合作用下的响应特性

为了研究炸药在热与撞击复合作用下的安全性,采用自行设计的试验装置,对Φ20mm×8mm的HMX基PBX进行了20~170℃范围内不同温度下50kg落锤撞击试验。试验中利用压力传感器测试撞击过程中炸药受力变化。利用高速摄影系统拍摄炸药撞击点火过程。获得了PBX炸药在不同温度下的撞击响应特性。结果表明,成型PBX炸药的撞击安全性与温度密切相关,其中82℃时撞击安全性提高,170℃时撞击安全性明显变差。在20~170℃范围内,随温度升高,PBX炸药的撞击感度先降低而后逐渐提高,这与PBX炸药在高温下的力学性能发生变化、热膨胀、热分解导致的损伤以及HMX发生晶型转变等因素有关。     

二硝基乙腈钾盐的合成、热行为及晶体形貌

以氰基乙酸乙酯为原料,通过亚硝化、硝化?水解反应,合成了二硝基乙腈钾盐,总收率为76.93%。其结构用红外光谱、核磁共振和元素分析表征。通过添加不同表面活性剂、改变降温速率和搅拌转速等手段,制备了不同形貌的二硝基乙腈钾盐样品。用DSC研究了不同晶体形貌的二硝基乙腈钾盐的热分解过程,并测试了其机械感度。结果表明,二硝基乙腈钾盐的晶体形态对样品的热分解过程影响不大。加入表面活性剂聚乙二醇(400)后得到的二硝基乙腈钾盐样品的感度最低(撞击感度为8%,摩擦感度为12%,H_(50)129.5 cm)。     

含能材料热分解动力学求解及热安全性理论评估的进展

近年,热分解动力学评价含能材料热安全性的方法受到了广泛的关注,并逐渐发展成为传统实验方法的重要补充。综述了以热分解动力学为基础的模拟方法评估热安全性的研究进展,介绍了获得热分解动力学参数的三种方法,包括简单线性拟合法、等转化率法和基于反应机理函数的动力学参数求解方法,讨论了不同求解方法的适用条件,并重点分析了模型拟合法的建模过程及其特点;在此基础上,结合热安全性评估中几种重要的安全性参数,介绍了基于热分解动力学对含能材料及其他危险物热安全进行评价的实际应用;最后对该方法中仍存在的争议性问题,如热分解参数求解的具体选择(等转化率法或模型拟合法)、以及针对熔融分解反应的实验方案实施等进行了讨论,提出在未来研究中应更加重视样品状态、实验技术、评价目标之间的匹配性。     

机载毫米波有源相控阵天线热设计研究

针对机载毫米波有源相控阵天线的热设计问题,研究了一种工程需求和专业热仿真软件结合的方法。分析了采用该设计方法的天线热设计流程,分析结果表明,优化流道布局可以有效地解决天线这类电子设备的热设计问题。并经过实物试验的验证,证实了该方法的可行性。     

二级煤矿许用乳化炸药热分解动力学研究

利用DSC研究了二级煤矿许用乳化炸药的热分解过程。用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和非线性等转化率法计算了其表观活化能Ea和指前因子A。atava-est k法结果表明:该过程的反应机理归属为三维扩散(圆柱形对称),机理函数为Ginstling-Broushtein方程。二级煤矿许用乳化炸药的热分解特征温度与乳化炸药实际生产过程中的乳化温度、敏化温度及其使用温度的比较表明二级煤矿许用乳化炸药有良好的热安全性。     

熔铸炸药热爆炸临界工艺温度的计算方法

为评估熔铸炸药装药工艺的热安全性,提出一种热爆炸临界工艺温度的计算方法。以纯DNTF炸药的性能数据,计算不同工艺温度下的热爆炸延滞期,并将其与实际工艺处理时间进行比较,从而确定其热安全水平以及发生热爆炸的临界工艺温度值。计算结果表明：在常规工艺条件下,处理DNTF炸药不会发生热爆炸反应;但随着工艺处理量的增加,发生热爆炸的危险性也会不断增加。该计算方法对于熔铸工艺参数的制定具有重要意义。     

TATB基PBX界面热阻研究及导热系数预测

为研究TATB基高聚物粘接炸药(PBX)中炸药晶体与粘结剂之间的界面热阻,采用在TATB单质药片上涂覆氟橡胶层的方法,制备了TATB基PBX单层界面样品,并通过纳米压痕法获得了界面样品氟橡胶层及界面层厚度,利用激光热导仪测得TATB/氟橡胶界面层在293,303,313,323,333 K下的导热系数分别为6.18×10~(-3),6.53×10~(-3),9.87×10~(-3),2.16×10~(-2),7.72×10~(-3)W·m~(-1)·K~(-1)。基于界面导热系数与热阻的关系,建立含界面热阻的PBX导热系数预测模型,获得了某型PBX导热系数理论值,理论计算结果与实测值吻合性较好。     

敞口式舱内设备热防护分析设计与研究

针对飞行器在热分离过程中及分离后飞行的恶劣热环境条件下,提出了敞口式舱内设备热防护设计方法。通过对设备进行穿戴式结构设计获取各种异型设备的通用化设计方法,针对接触面的热量转移问题提出面积热阻计算公式,有效解决了非金属材料的热环境适应性问题,根据地面石英灯考核试验获得了设备的热防护效果,并基于此开展了与传统热防护材料的性能比对分析工作。分析计算结果表明：敞口式舱内设备热防护设计合理可行,满足分离过程及分离后飞行试验热环境要求,有效保护了设备,为飞行器的可靠工作奠定了坚实基础。     

氯化钾对硝酸铵爆炸性能和热稳定性的影响（英）

为了研究氯化钾(KCI)对硝酸铵(AN)爆炸性能和热稳定性的影响,用溶液混合法和机械混合法制备了含KCI的改性AN.采用差示扫描量热仪(DSC)、绝热量热仪(ARC)、联合国隔板试验、克南试验对AN的爆炸性能和热稳定性能进行了研究.结果表明,用溶液混合法所得含10％ KCI的改性AN的放热峰温度从286℃降低到250.84℃,而改性AN初始反应峰温度从204.33℃增加到220.17 ℃,显示KCI能促进AN的热分解过程而不影响AN热分解反应的第一步.爆轰试验表明,KCI能在一定程度上降低AN的热敏感度和传播爆轰的能力.溶液混合法与机械混合法相比,抑制AN爆轰所需KCI的添加量可降低20％.混合方法对AN的爆轰性能有着重要的影响.