Al粒径对Al-PTFE准静压反应和落锤撞击感度的影响

为探究Al粉粒径对铝-聚四氟乙烯(Al-PTFE)准静态压缩反应和落锤撞击感度的影响,采用模压烧结法制备了6类不同Al粒径的Al-PTFE反应材料试件,利用万能试验机和落锤仪对6类试件进行了对比实验并用高速摄影观察,得到了不同试件的应力应变曲线及撞击感度数据,分析了Al粒径对Al-PTFE准静态压缩力学性能和落锤撞击感度的影响。结果表明,准静压实验中,Al粒径小于10μm的Al-PTFE试件发生反应,Al粒径大于10μm的试件未发生反应,落锤撞击实验中,6类试件均发生反应,随Al粒径增大,试件强度和感度随之减小,试件韧性先增后减,在6~7μm最大。在较低应变率(10-2~102 s-1)范围内,随Al粒径增大,Al-PTFE反应材料发生活化由易变难。     

Al/Fe_2O_3/PTFE反应材料制备及性能

采用模压烧结法制备Al/Fe_2O_3/聚四氟乙烯(PTFE)反应材料。通过万能实验机、落锤仪以及高速摄影仪对不同配比及烧结温度下成型Al/Fe_2O_3/PTFE反应材料的准静态压缩力学特性及撞击感度进行了对比实验,对其发火性能进行了分析。结果显示,330℃烧结、PTFE含量为60%和70%的试件强度最高,最大真实应力达到46 MPa。350℃烧结、PTFE含量为40%的试件撞击感度最高,其特性落高H50为95 cm。Al/Fe_2O_3/PTFE反应材料在受撞击发火的条件下会出现高温金属熔渣喷射现象。     

Al粉对RDX机械感度的影响

为了研究加入不同含量、不同形状的Al粉后RDX机械感度的变化趋势,进行了撞击感度和摩擦感度试验.结果表明:RDX炸药中加入Al粉后,摩擦感度降低,并且Al粉含量越高,摩擦感度降低越多;而撞击感度却随Al粉的加入呈非线性的变化,Al粉含量较少时,撞击感度增大,当Al粉含量增至10%时,撞击感度增至最大,随后,撞击感度随铝粉含量的增加呈明显降低趋势.不同形状的Al粉对RDX的摩擦感度影响不同,较之球形Al粉,片状Al粉表现出较低的摩擦感度及较高的撞击感度.该研究结果为实际工作中解决含铝炸药的安全性提供了有利依据.     

AI粉对RDX机械感度的影响

为了研究加入不同含量、不同形状的Al粉后RDX机械感度的变化趋势,进行了撞击感度和摩擦感度试验。结果表明:RDX炸药中加入Al粉后,摩擦感度降低,并且Al粉含量越高,摩擦感度降低越多;而瞳击感度却随Al粉的加入呈非线性的变化,Al粉含量较少时,撞击感度增大,当Al粉含量增至10%时,撞击感度增至最大,随后,撞击感度随铝粉含量的增加呈明显降低趋势。不同形状的Al粉对RDX的摩擦感度影响不同,较之球形Al粉,片状Al粉表现出较低的摩擦感度及较高的撞击感度。该研究结果为实际工作中解决含铝炸药的安全性提供了有利依据。     

铝粉对高氯酸盐基电控固体推进剂感度的影响

为了探究含Al的高氯酸盐基电控固体推进剂(ECSP)的感度特性,采用浇注工艺制备了金属与非金属系高氯酸基ECSP,并依据国军标方法考察了Al含量(0%,5%,10%,15%,20%)及粒径(0.05,5,25,65,105μm)对高氯酸盐基ECSP的撞击感度、摩擦感度、静电火花感度及火焰感度的影响。结果表明:高氯酸盐基ECSP的撞击感度随Al含量的增加而增大,随Al粒径的增大而减小;金属与非金属系高氯酸盐基ECSP的摩擦感度均较低,Al含量及粒径变化对其摩擦感度有一定的影响,但影响较小;高氯酸盐基ECSP的火焰感度随Al粒径的增加而降低;在10 kV电压下Al含量及粒径的变化均未导致高氯酸盐基ECSP出现明显的发火现象;含纳米级Al高氯酸盐基ECSP的撞击感度(H_(50)=33.9 cm)高于含微米级Al高氯酸盐基ECSP(H_(50)≥56.2 cm)。     

高温后混凝土冲击破碎能耗及分形特征研究

为研究高温后混凝土在冲击破碎过程中的能量耗散特性及碎块块度分布规律,采用100 mm分离式霍普金森压杆装置,对不同温度（常温、200 ℃、400 ℃、600 ℃、800 ℃）作用后的混凝土进行冲击压缩实验,分析了冲击弹速和温度对试件冲击破碎能耗、破坏形态及碎块分形维数的影响。研究结果表明：同一温度下,耗散能随弹速和应变率的升高不断增大,同一弹速下,耗散能随温度的升高总体呈下降趋势;冲击破坏后混凝土破碎块度分布是一个统计意义上的分形,随弹速及温度的升高,试件破碎程度增大,碎块数目增多、尺寸减小,分形维数增大;耗散能与碎块分形维数的变化在相同温度下具有一定的正相关性。由此可见,不同温度、弹速下混凝土的冲击破碎是外部能量驱动下的分形演化过程。     

TiH2含量对Al/PTFE准静态压缩力学性能和反应特性的影响

为了研究铝/氢化钛/聚四氟乙烯(Al/TiH_2/PTFE)反应材料的力学性能和反应特性,采用冷等静压和真空烧结工艺制备了四种不同TiH_2含量(0%,5%,10%,20%)的试件,同时制备了不含活性Al颗粒的TiH_2/PTFE试件作为对比组,对所有试件开展了准静态压缩实验。得到了不同TiH_2含量下试件的应力应变曲线及反应率数据,并记录下了试件的反应现象。对反应残渣进行了X射线衍射(XRD)物相分析,讨论了材料的反应机理。结果表明,TiH_2含量对材料性能和反应率影响显著,当TiH_2含量为5%时,反应率达到90%,材料强度达到最大值108MPa,比Al/PTFE类材料强度高15.1%;在TiH_2和Al含量相同时,TiH_2颗粒对PTFE基体增强作用大于Al颗粒;与Al/PTFE相比,含TiH_2的试件反应时出现了特殊的燃烧火苗现象,且该现象随TiH_2含量增加逐渐明显;材料断裂尖端高温引发Al与PTFE反应,使TiH_2活化,释放出氢,生成Ti C,能量释放充分,达到其作为高能添加剂的目的。     

溶胶-凝胶法制备RDX/SiO2纳米复合含能材料

利用溶胶-凝胶法制备RDX纳米复合含能材料的干凝胶及气凝胶。采用透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对其形貌和晶体结构进行表征,测试了其热分解性能和撞击感度。结果表明,RDX含量为45%的RDX/SiO2纳米复合含能材料气凝胶的DSC分解峰温提前了15.4℃。SiO2凝胶基体可以降低RDX的撞击感度,并且随SiO2基体含量的增大降低幅度增大。     

微纳米HMX基PBX力学、导热性能及药片撞击感度

为了研究微纳米尺度下颗粒尺寸对于炸药撞击感度的影响规律及作用机制,将三种奥克托今(HMX,粒径为100~300 nm,1~2μm,10~20μm)基高聚物粘接炸药(PBX)造型粉压制成表观密度分别为1.74 g·cm~(-3)与1.50 g·cm~(-3)的PBX样品,研究了HMX粒径与表观密度对PBX样品压缩力学性能、导热性能以及药片撞击感度的影响。使用扫描电镜观察了样品受落锤撞击前后的微观形貌,并通过自行设计的试验装置测试了落锤撞击加载过程中样品的受力情况。结果表明,PBX样品的压缩强度、压缩模量、导热系数及热扩散系数均随HMX粒径的减小而显著增大。在相同表观密度下,PBX样品的撞击感度随HMX粒径减小而明显降低;对于含同种粒径HMX的PBX样品,撞击感度随表观密度的增加而略微升高。撞击作用下HMX粒径较大的样品主要发生孔穴压缩与颗粒破碎,HMX粒径较小的样品主要发生颗粒层的剪切滑移。在相同撞击条件下,作用于试样力的峰值随表观密度的增大或粒径的减小而增大。认为炸药颗粒细化所带来的撞击感度降低是细化后炸药内部孔隙尺寸减小、孔隙结构均匀化程度提高以及导热性能提升等因素共同作用的结果。     

基于析因设计的PTFE/Al/SiC力学响应多因素分析

为探究SiC质量分数、SiC粒径和Al粒径及其交互作用对PTFE/Al/SiC(PAS)反应材料力学性能的影响，通过23析因准则设计并制备了8种不同配比的PTFE/Al/SiC反应材料，并进行了准静态压缩实验和分离式霍普金森压杆实验。通过t值排序法筛选显著因子，并分析显著因子贡献率及扰动趋势。通过响应面法分析显著的交互作用。结果显示，较高的SiC质量分数对PTFE/Al/SiC材料的力学性能具有积极影响。在应变率突变的情况下，SiC粒径对材料力学响应产生了相反的扰动趋势。Al颗粒对于PAS材料系统的力学响应作用有限。强烈的因子交互作用不容忽视。在低应变率加载下，SiC质量分数/SiC粒径交互作用显著，当SiC质量分数高且粒径较小时，可以双重优化颗粒分散状态和界面结合强度，从而提高材料的力学响应。在高应变率加载下，较高SiC质量分数的PAS材料动态力学响应较高，且SiC粒径/Al粒径交互作用显著。当SiC与Al颗粒的粒径尺寸接近时，材料的动态响应值能够得到有效提高。     

一种含铝炸药压缩力学性能和本构关系研究

对某含铝炸药进行了准静态和动态压缩实验,得到了不同初始密度的材料在不同应变率下的应力-应变曲线;曲线表明,材料的压缩强度随初始密度及加载应变率的增大而增加;初步建立了材料在不同初始密度、不同应变率下的本构模型,拟合曲线与实验曲线吻合较好,对该炸药不同密度下的力学行为特征和应变率效应得到了较为系统的认识。     

一维应力动态加载下战斗部装药力学响应预报模型

为获得战斗部装药在高过载侵彻下的动力学行为,对战斗部装药（黑索今(RDX)基高聚物粘结炸药(PBX)）在高应变率下的动态力学响应特性进行了研究。采用改进的分离式霍普金森压杆(SHPB) 实验技术对RDX基PBX炸药动态力学性能展开研究、压电传感器监测试件两端应力状态、高速相机拍摄实验中的试件变形过程,确保实验试件变形在动态应力平衡和常应变率加载条件下进行,保证实验数据的有效性。结果表明,该RDX基PBX炸药具有明显的密度效应及应变率效应,当应变超越0.075时应变率效应显著增强。基于应变能函数,建立该RDX基PBX炸药在一维应力状态下修正的Rivilin本构模型,模型拟合结果与实验结果基本相符,仿真结果得到的应变时间信号及试件变形模式与实验结果基本吻合。     

HMX粒度对其机械感度的影响研究

本文分别采用H3．5-10W落锤式撞击感度仪和摆式摩擦感度仪对不同粒度HMX的撞击感度和摩擦感度进行了实验研究，得到了相应的变化规律，并对实验结果进行了分析。     

一种基于围压和应变率效应的动态本构模型在钢纤维混凝土中的应用

采用Φ75 mm大口径分离式霍普金森压杆装置对钢纤维体积率分别为0%、0.75%、1.50%的混凝土试件进行动态性能实验,得到了不同钢纤维含量及不同应变率下材料的应力-应变全曲线。实验结果表明,钢纤维的加入增强了混凝土的韧性,并且随着纤维含量及应变率的增加,钢纤维混凝土材料的峰值应变和峰值应力都随之提高。以此实验为基础提出了一种基于含围压和应变率效应的动态本构模型,并对实验曲线进行了拟合,取得了良好的拟合效果。结果表明所提本构模型是合理的,具有良好的应用价值。     

大直径SHPB系统角闪岩的冲击动力试验

采用大直径分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,在波形整形技术试验的基础上,对不同厚度的圆柱形角闪岩试件在冲击压缩过程中的应力均匀性进行分析,确定了岩石试件的最佳尺寸;对角闪岩在高应变率下的动态力学性能进行试验;分析了其应力应变曲线的力学特性;并从岩石材料微观结构的角度对角闪岩动态抗压强度、破坏形态和能量耗散随应变率的变化规律进行了研究。结果表明,在较低应变率下,角闪岩试件的动态压缩破坏呈显著的轴向劈裂破坏模式;在较高应变率下,试件破坏呈现压碎破坏模式;角闪岩的比能量吸收值与应变率.ε呈线性关系,而动态抗压强度增长因子η(即动态抗压强度)与.ε1/3成线性关系。     

石墨烯增强铝基SiC复合材料力学性能研究

为研究石墨烯增强铝基SiC复合材料的力学性能,用万能材料试验机及分离式霍普金森压杆装置,在10~(-3)~5 200s~(-1)应变率内进行试验,计算得到常温条件下两组试验数据的真应力-应变曲线,用该压缩数据拟合Johnson-Cook(JC)及Cower-Symonds(CS)本构模型参数;并对两种压缩试验下的试件进行金相观察。结果表明:石墨烯增强铝基SiC复合材料具有明显的应变率硬化效应;拟合结果显示CS模型能更准确地描述该材料的应变率硬化效应;在宏观与微观下,裂纹均表现为向斜45°方向演化发展,在光镜下,将压缩试件在同一比例标尺下与原试件对比,准静态后的试件与动态压缩后的试件均发生整体颗粒细化,且随着应变率提高,沿裂纹方向的颗粒细化明显加剧。     

碳纤维增强酚醛树脂复合材料的层裂特性

用一维应变实验方法研究碳酸醛材料的层裂特性，给出了损伤程度随撞击速度的增加而增加的指函数准则，及产生层裂损伤的临界撞击速度。发现在层裂特性研究中，应力波衰减有重要意义。     

热塑性聚氨酯硬段含量对CL-20钝感效果的影响研究

合成了以PET/PEPA为软段的不同硬段含量的热塑性聚氨酯弹性体(TPU),利用凝胶渗透色谱(GPC)、傅立叶变换红外(FTIR)对其进行了表征,并测试了其力学性能。通过水-溶液悬浮法将TPU包覆于六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20),对包覆后的CL-20进行了撞击感度、表面能和XPS测试。结果表明,不同硬段含量热塑性弹性体的包覆钝化效果不同,弹性体的力学性能与包覆效果(撞击感度、表面张力)具有一定关系。当硬段含量为50%时,TPU的强度和韧性适中,CL-20被其包覆后,撞击感度明显降低,特性落高达到46.2cm,XPS测试所得包覆度达到68.13%。     

物性对含能材料撞击起爆感度的影响

为了研究物性对含能材料撞击起爆感度的影响,利用WL-1型落锤仪对含能材料AP、HMX、RDX进行撞击感度测试,采用扫描电镜（ SEM）对落锤撞击前后的样品细观形貌进行观测。结果表明：AP塑性强,HMX、RDX脆性强,同等条件下,AP比HMX、RDX容易爆发;AP的撞击感度随着粒度的增大而减小,HMX、RDX的撞击感度随着粒度的增大而增大。可见,选取大粒度AP,小粒度HMX、RDX可有效降低撞击感度。     

2A12铝合金本构关系和失效模型

通过万能材料试验机、扭转试验机、霍普金森拉杆和Taylor 撞击实验研究高强铝合金 2A12 在常温至250 益的准静态、动态本构关系和失效模型。基于实验结果,修改了Johnson-Cook 强度模型中的应变强化项以及Johnson-Cook 失效模型中的温度软化项,并结合数值仿真得到了模 型参数。实验结果表明,2A12 铝合金的应变强化效应和温度软化效应显著,而应变率硬化效应不 显著;失效应变随温度的增加、应力三轴度的减小和应变率的增加而增加。