岩石爆破损伤模型研究的几个问题

讨论了岩石爆破损伤模型研究的几个基本问题。主要内容包括冲击波与爆生气体在爆破过程中的作用、损伤参量的确定和损伤演化规律表述方法、损伤模型及其实用性以及开展进一步研究的设想。     

2，4-二硝基苯甲醚基熔铸炸药宏细观烤燃响应特性数值分析

2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)/奥克托今(HMX)熔铸炸药在烤燃过程中会发生DNAN熔化、HMX晶型转变等特征现象。为研究其烤燃响应特性,发展了DNAN熔化-化学反应动力学模型,结合HMX四步化学反应动力学模型,从宏观和细观尺度研究了DNAN基熔铸炸药的熔化、晶型转变及点火响应。宏观计算结果表明：DNAN在约377.00 K熔化,HMX在约450.00 K晶型转变,点火温度为531.34 K,点火位置位于装药上下端面与侧面夹角处环形区域,计算点火时间与实验结果误差为0.5%。基于宏观点火区域进行细观计算,发现点火位置位于HMX炸药晶粒,并得到DNAN熔化、HMX晶型转变等细观分布演化规律,即不同时刻,液相DNAN统计分布呈U形分布,δ-HMX近似正态分布。表明DNAN基熔铸炸药烤燃宏细观数值计算对深入理解含能材料的热点火机理具有重要意义。     

密度分级法分离废旧梯黑铝炸药中的RDX与铝粉

为了研究分离回收废旧梯黑铝炸药中各成分的高效低成本的物理方法,采用控温离心和控温水洗结晶,回收梯黑铝炸药中的TNT组分;再根据RDX与铝粉的密度差异,使用密度分级法,分离RDX与铝粉,优化了分离条件,对回收物质进行DSC和XRD表征,并测试其撞击感度。结果表明,在密度为2.0g/cm3的溴化锌溶液中,控温30℃、离心转速2500r/min等条件下,回收RDX和铝粉回收率分别为67.6%和86.5%,纯度分别为77.2%和94.6%;回收的RDX热安定性良好,存在少量铝粉和TNT与RDX的共熔物,且基本没有独立存在的TNT组分,其撞击感度为90%;回收铝粉中含有微量氧化铝粉和炸药成分;两种回收物组分中均不含溴化锌。该物理方法可有效实现废旧梯黑铝炸药各组分的高效绿色回收。     

24-二硝基苯甲醚基熔铸含铝炸药圆筒试验及爆轰产物状态方程

为明确含铝炸药冲击起爆过程中爆轰产物状态方程参数的确定方法,采用2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基熔铸含铝炸药RA1（奥克托今(HMX)/DNAN/Al）和对应含氟化锂(LiF)炸药RF1（HMX/DNAN/LiF）开展50 mm标准圆筒试验。利用电探针测速法和光子多普勒速度测试技术获得RA1和RF1炸药的爆速和圆筒膨胀速度,并通过遗传算法和数值模拟技术分别确定两种炸药的爆轰产物状态方程参数。对比RA1与RF1炸药的圆筒速度变化曲线发现：在0~4.6 μs时间内,两曲线重合度较高;在4.6 μs以后,随着铝粉反应量的增加,两曲线出现明显分离。结果表明：铝粉在爆轰阶段反应量很少,反应主要发生在产物膨胀阶段,由此可得在含铝炸药冲击起爆过程中铝粉的反应量可近似忽略,冲击起爆数值模拟时含铝炸药爆轰产物的状态可由对应含LiF炸药的产物状态方程描述。     

强约束固体炸药燃烧裂纹网络反应演化模型

为表征受约束装药非冲击点火后的反应演化行为,建立了燃烧裂纹网络反应演化理论模型。该模型量化了反应烈度,通过与实验结果对比验证了模型的适应性。结果表明：壳体约束越强,高温产物气体自增强燃烧越迅速,装药反应越剧烈,壳体破坏时装药反应度越大;装药结构尺寸越大,炸药反应初期高温产物气体流动和表面燃烧导致裂纹增压扩展过程的时间越长,但后期反应越剧烈,壳体破坏时装药反应度越大;点火阈值压力对装药最终的反应烈度影响不明显。炸药燃烧裂纹网络反应演化模型可较好地反映炸药本征燃烧速率、约束强度、装药结构尺寸等对反应演化的影响规律,为弹药在意外刺激下的安全性设计和烈度量化评估提供了理论基础。     

Experimental Study and Numerical Simulation of Hypervelocity Projectile Impact on Double-Wall Structure

Tests of hypervelocity projectile impact on double-wall structure were performed with the front wall ranging from 0.5 mm to 2.0 mm thick and different impact velocities. Smooth particle hydrodynamics (SPH) code in LS-DYNA was employed for the simulation of hypervelocity impact on the double-wall structure. By using elementary shock wave theory, the experimental results above are analyzed. The analysis can provide an explanation for the penetration mechanism of hypervelocity projectile impact on double-wall structure about the effect of front wall thickness and impact velocity.     

楼房爆破拆除起爆网路的设计与可靠性计算

在复杂环境条件下对一楼房进行保护性部分爆破拆除，采用机械预切割、折叠定向爆破倒塌的控制拆除方案。本爆破工程采用首阶束状双干线四通小网格复合环多点激发导爆管起爆网路。文中介绍了起爆网络的设计和施工，并利用可靠性理论，按最大路径原则，分析计算了起爆网路的起爆可靠性。     

不同耦合装药下岩石的应力波传播特性

根据相似理论，用混凝土制作爆破试件，并进行了空气耦合和水耦合装药的爆破试验。试验中测量了爆炸压力，得出了压力－历时曲线。对测量结果分析表明，水耦合装药爆破在被爆介质中产生的爆炸峰值压力较大，且持续时间较长、下降相对较慢，有峰值平台。这说明水耦合装药爆破的炸药能量利用率高，压力均匀，作用时间长，有利于预裂缝的形成，在合理的爆破参数下，水孔预裂爆破可取得满意效果。     

PBX炸药药片的摩擦感度响应特性

为研究高聚物粘结炸药(PBX)在摩擦作用下的响应特性,采用药片摩擦感度试验装置分别对PBX-923和PBX-2炸药进行了试验,采用冲击波超压传感器测量了样品的反应超压,根据回收样品分析了两种炸药的响应特性,计算了摩擦作用下PBX发生点火的摩擦功阈值和摩擦功率,分析了药片摩擦感度试验中炸药的点火机制。结果表明,炸药与光滑的钢板摩擦时PBX-923炸药和PBX-2炸药的反应摩擦功分别大于515.9 J和583.2 J,摩擦功率分别大于10.12 k W和11.44 k W,而PBX-923炸药与砂靶摩擦时对应的反应摩擦功阈值为294.7~368.3 J,摩擦功率为7.80~9.75 k W,PBX-2炸药与砂靶摩擦时反应摩擦功阈值为147.3~191.5 J、摩擦功率为3.90~5.07 k W,表明摩擦作用难以整体均匀加热PBX发生点火,炸药与砂靶摩擦的点火主导机制是摩擦引发的剪切作用点火。     

温压炸药爆炸性能实验与数值模拟

设计了一种5kg级HMX基温压炸药,幵与等质量的TNT炸药进行了自由场静爆试验对比研究。冲击波数据显示,温压炸药相比TNT炸药,最大处ΔP和I分别提高了53.6%和35.6%;红外测温和高速摄像显示,温压炸药相比TNT,高温作用的时间更长,火球尺寸更大。另外用Autody2D软件对温压炸药的爆炸性能进行了数值模拟,结果与实验值符合较好,可以为后续温压炸药的研究提供参考。