TATB填充高聚物复合材料有效热导率数值模拟

在细观层次上将1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯（TATB）/高聚物（TATB/PBX）视为由TATB颗粒、高聚物及微孔隙组成的三相复合材料。采用蒙特卡罗方法,建立了能够反映PBX细观结构的代表体积单元（RVE）模型,该模型可以生成高聚物颗粒和微孔隙随机分布、填充物体积分数和孔隙率任意调整的有限元计算（FEM）模型。研究了TATB填充体积分数、孔隙率和分布对TATB/PBX有效热导率的影响。结果表明：TATB/PBX有效热导率随着TATB体积分数的增加而增大;在相同的TATB填充体积分数下,随着孔隙率的增大,TATB/PBX的有效热导率呈指数减小,但孔隙的空间分布对有效热导率影响不大。模拟值与实验结果具有较好的一致性,证明所建二维RVE三相有限元模型可以用来预测TATB/PBX的有效热导率。     

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。     

氟橡胶F2314物理老化的研究

采用差示扫描量热（DSC）和动态力学分析等方法研究物理老化对氟橡胶F₂₃₁₄性能的影响。结果表明:在45℃下进行物理老化,随着物理老化时间的延长,氟橡胶F₂₃₁₄的储能模量增大,损耗因子减小;DSC吸收峰的热焓没有明显变化,但峰位向高温方向移动;松弛模量增大,且增幅逐渐增大。     

多因素加速老化对硬质聚氨酯泡沫塑料压缩力学性能的影响研究

对硬质聚氨酯泡沫塑料进行了温度、湿度、载荷多因素加速老化试验研究,对老化前后的压缩性能进行了检测。采用方差分析法初步探讨了各老化因素对材料力学性能的影响,并对诱发材料力学性能劣化的物理机制进行了探讨。试验结果表明,硬质聚氨酯泡沫塑料在温湿度无载加速老化试验后,其压缩性能变化不明显,而经历温湿度负载加速老化后,其压缩性能出现了明显的降低。分析认为,蠕变损伤的形成演化和累积或是造成这一现象的关键机制。     

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。     

热老化对TATB基高聚物粘结炸药力学性能的影响

对某TATB基高聚粘结炸药(PBX)进行了55～75℃加速老化试验,并对老化前后的样品进行了不同温度下压缩性能、拉伸性能和弯曲蠕变实验,用扫描电子显微镜对老化前后炸药高温拉伸断口形貌进行了观察。结果表明:长期高温贮存后,TATB基高聚物粘结炸药晶体与粘合剂仍具有良好的粘合界面,其模量、破坏强度、破坏应变和稳态蠕变速率等力学性能指标均未发生明显的变化。     

基于分形方法的高聚物粘接炸药热导率预测模型

采用颗粒随机填充模型和分形理论,提出了基于分形维数的高聚物粘结炸药(PBX)热导率计算模型,利用该模型对填充率为20%、40%、50%、60%、80%、90%和95%的TATB基PBX的热导率进行了计算,使用闪光法对相应填充率下PBX的热导率进行了实验验证。结果表明,在20%的填充率下,本研究的热导率模型计算值与实测值的误差为20.2%,40%的填充率时达到32.8%,随着填充率进一步增加,预测误差趋于减小,在填充率为95%时误差为15.0%;PBX的热导率随着T AT B填充率的增加而升高,且本研究模型的预测结果优于半经验Hamilton-Crosser模型。     

电爆管失效模式及影响因素研究

采用加速老化试验技术,在温度为71℃和温度为71℃、相对湿度分别为50%和80%条件下,对某电爆管在老化过程中的失效模式进行了研究。结果表明,老化后,该电爆管压敏电压值均较老化前降低,尤其是经含有湿度的双因素加速老化试验后,其压敏电压值下降更明显,而其电阻、发火时间、输出气体压力等性能指标却无明显变化。通过对电爆管压敏电压下降影响因素研究,结果发现,灌封胶配制不均是导致其压敏电压值在湿度环境中下降的主要原因。     

基于圆弧压头巴西试验测试脆性炸药拉伸性能

采用圆弧压头与差动变压器引伸计相结合的巴西试验方法测试脆性炸药力学性能,并将其与单轴拉伸试验测试结果进行了显著性差异分析。以脆性显著的HMX基PBX(PBX-HMX)为对象,研究了不同压头形式对巴西试验结果影响,试验结果表明当试样半径与圆弧压头半径之比为11.35时,圆弧压头巴西试验的破坏应力和破坏应变与单轴拉伸试验的破坏应力和破坏应变基本相等; 采用11.35圆弧压头巴西试验测试了3种脆性熔铸炸药的力学性能,与单轴拉伸试验结果比较分析表明两种方法测试数据比较接近而且变化趋势是一致的,圆弧压头巴西试验可用于脆性炸药拉伸性能的间接定量表征,但显著性差异检验分析表明这两种方法测试结果还是存在一定差异而不能完全等同。     

孔隙率对PBX热导率影响的数值模拟

采用代表体积元建模方法,建立了与实际高聚物粘结炸药（ Polymer Bonded Explosive, PBX）细观结构高度相近、能反映炸药颗粒和微孔隙随机分布、可以任意调整填充率和孔隙率的有限元计算模型,并计算分析了孔隙率对PBX热导率的影响。结果表明,随着孔隙率增大,PBX的有效热导率呈指数减小。