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。     

三种PBX炸药的动态拉伸力学性能

为了获得几种PBX炸药的动态拉伸力学性能,结合平台巴西盘实验和霍普金森加载技术建立了动态拉伸实验测试系统,分别通过石英晶体片和数字图像相关方法来测量应力和应变信号,得到了PBX炸药在应变率102s-1附近间接拉伸条件下的应力应变曲线,并建立了对应的动态拉伸本构关系模型.结果表明,PBX炸药的拉伸强度、失效应变和拉伸弹性...     

2,4-二硝基苯甲醚基不敏感熔注炸药动态力学性能

炸药动态力学性能是影响其安定性的重要因素。为揭示2,4-二硝基苯甲醚（DNAN）基不敏感熔注炸药的动态力学性能特征,采用分离式霍普金森压杆（SHPB）实验对DNAN基不敏感抗过载熔注炸药的动态力学性能进行研究。通过入射波整形技术,实现了低阻抗、低强度的熔注炸药材料在SHPB实验中的应力平衡和恒应变率加载,得到65 s^-1、130 s^-1和200 s^-1等3种应变率下炸药的应力应变曲线;基于炸药应力应变数据,利用改进的Lesuer标定方法,获得该炸药的Johnson- Cook本构模型参数。结果表明：随着应变率的提高,该炸药失效应力逐渐增加,具有明显的应变率效应;拟合得到的Johnson-Cook动态本构模型能较好地预测该炸药在冲击载荷作用下的力学响应。     

短切纤维对RDX/TNT熔铸炸药的力学改性

采用玻璃纤维、聚酯纤维、铝纤维、碳纤维4种短切纤维作熔铸炸药力学性能改性剂,研究了压缩、拉伸力学实验中短切纤维的种类、添加量和长度对RDX/TNT 65/35熔铸炸药力学性能的影响。结果表明,聚酯纤维对压缩强度的改善效果最佳,添加量为0.4%时压缩强度达27.94 MPa。铝纤维会显著降低炸药的拉伸强度和拉伸延伸率。玻璃纤维添加量为0.2%时拉伸、压缩力学性能均低于不掺杂纤维材料的RDX/TNT 65/35熔铸炸药。添加量在0.2%～1.0%时,65/35-RDX/TNT的压缩力学性能随玻璃纤维用量的增加而升高。添加量分别为0.01%和0.05%时,使用3 mm碳纤维的炸药拉伸力学性能好于使用6 mm碳纤维,掺杂0.05% 3 mm碳纤维的炸药各项拉伸力学性能最好。     

碳纤维对塑料粘结炸药力学性能的影响

为了增强PBX炸药的力学性能,将高模量、高强度的碳纤维添加到PBX炸药中。通过研究不同碳纤维含量及粘结剂体系PBX炸药的力学性能,获得了碳纤维对PBX炸药力学性能影响规律。结果表明:添加少量的碳纤维即可大幅度提高PBX炸药抗压和抗拉强度,而且碳纤维与粘结剂体系的接触紧密程度对药柱的力学性能影响大。     

功能助剂对2,4-二硝基苯甲醚基熔铸炸药性能的影响

为了获得适用于2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基熔铸炸药的功能助剂体系,改善其装药性能,通过黏附功确定功能助剂为吐温60和醋酸丁酸纤维素(CAB);采用巴西实验、静态剪切实验、撞击感度爆炸概率法实验、摩擦感度爆炸概率法实验、小隔板实验和液体静力称量法,研究了功能助剂对DNAN 20/奥克托今80(HMX 80)熔铸炸药的拉伸强度、剪切强度、撞击感度、摩擦感度、冲击波感度和装药密度的影响规律。实验结果表明:功能助剂使得DNAN 20/HMX 80熔铸炸药在-40℃、20℃、60℃下的拉伸强度分别增大6.25%、10.3%、47.8%,剪切强度分别增大23.5%、27.8%、45.1%;摩擦感度、撞击感度和冲击波感度分别降低14.29%、4.76%、3.11%;相对密度提高0.2%.因此,功能助剂吐温60和CAB可以用于改善DNAN基熔铸炸药的力学性能和安全性能。     

不同加载形式的PBX炸药巴西试验

为了探讨加载方式对高聚物粘结炸药(PBX)巴西试验结果的影响,对某PBX炸药分别进行了传统巴西试验、30°圆弧巴西试验和橡胶垫巴西试验,得到的间接拉伸强度分别为3.57,5.22,5.48 MPa,与此PBX炸药的直接拉伸试验强度值5.50 MPa相比,只有橡胶垫巴西试验结果与直接拉伸强度最接近。传统巴西试验和30°圆弧加载试验曲线为无效加载曲线,而橡胶垫加载巴西试验曲线为有效加载曲线。在传统巴西试验和圆弧加载巴西试验样品的加载区域除了主裂纹以外还存在一条或多条裂纹,而橡胶垫加载巴西试验样品只有一条主裂纹,没有其它次裂纹。表明,橡胶垫巴西试验方法更适合于测试PBX炸药的拉伸强度。     

等静压与模压JOB-9003炸药力学性能比较研究

测试了等静压和模压两种工艺成型的JOB-9003炸药在不同温度下的拉伸、压缩及三点弯曲等加载方式下的力学性能,并对两者进行了比较。研究结果表明：两种方式成型的JOB-9003炸药的拉伸、压缩及断裂韧度等力学性能均随着温度增加而降低,在常温下,两种方式成型的JOB-9003炸药的力学性能相当,但在35-55℃范围内,等静压成型JOB-9003炸药的力学性能明显偏高。     

PBX炸药含裂纹扩展损伤的粘塑性本构关系

为描述高聚物粘结炸药(PBX)的动态力学性能,将炸药内由微裂纹扩展引起的细观损伤,耦合到宏观粘塑性本构方程中,建立了含微裂纹扩展损伤的粘塑性本构关系。针对某PBX炸药,开展了单轴压缩及断裂性能实验,研究了材料本构参数及本构关系计算算法,嵌入到ABAQUS软件中,数值模拟了该PBX炸药不同应变率条件下的力学行为。与实验结果对比表明,含裂纹扩展损伤的粘塑性本构关系能够表征PBX炸药动态条件下力学性能变化过程,可用于冲击环境下炸药损伤演化分析研究。     

聚多巴胺改性的CL-20和FOX-7炸药力学性能及热稳定性

炸药的热稳定性及力学性能已成为影响武器装备安全性的重要因素.为提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)和1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)炸药的热稳定性及高聚物黏结炸药(PBX)的力学性能,基于多巴胺(DA)氧化自聚合反应包覆CL-20和FOX-7炸药晶体.采用扫描电子显微镜(SEM)、热分析仪(TG/DSC)、动态力学分析仪(DMA)、接触角测量仪、激光粒度仪、高效液相色谱(HPLC)、BAM撞击感度仪、红外吸收光谱仪、万能材料试验机等,对表面改性颗粒的形貌结构、粒径、包覆含量、感度、热分解性能及其制备的PBX力学性能进行测试.结果表明,多巴胺能在含能晶体表面形成很好的聚多巴胺(PDA)包覆层,通过调控聚合时间可以获得不同的表面包覆形态;同时,PDA还能改善炸药晶体的界面性质,有利于黏结剂的均匀分布;PDA包覆抑制CL-20的转晶,提高CL-20的活化能,提升热稳定性.力学性能表明,CL-20基PBX的巴西强度和压缩强度都得到提高,最高分别提升了34.27％、10.21％;FOX-7基PBX的巴西强度和压缩强度也都得到提高,最高分别提升了40.44％和11.92％,且包覆后,试样的延伸率均有所提升.另外,表面包覆PDA后,两种炸药的蠕变得到明显抑制,抗蠕变性能改善.     

炸药装药发射安全性新判据

用小型后坐冲击模拟实验装置对５种常用炸药装药进行了在模拟发射条件下安全性的实验研究，提出了用炸药装药所承受的机械功率－点火阈值函数作为炸药装药发射安全性的判据。并按此判据和实验结果给出了这５种炸药在１．５ｍｍ气隙条件下的发射安全性顺序。     

24-二硝基苯甲醚基高爆速熔铸炸药爆轰性能表征

为了揭示2,4-二硝基苯甲醚 (DNAN)基不敏感熔铸炸药的爆轰特性,加快DNAN基熔铸炸药的应用,采用Fortran BKW代码计算了Octol炸药和不同组分DNAN基熔铸炸药的爆轰参数(爆速、爆压)。采用电测法、爆炸概率法和激光干涉测速技术分别对DNAN基配方DNAN 20/奥克托今80和Octol炸药的爆速、爆压、机械感度以及金属板驱动能力进行了试验测试。试验结果表明：该DNAN基炸药的爆速为8 436 m/s,爆压为31.23 GPa,爆轰性能优于Octol炸药;撞击感度为33%,摩擦感度为57%,机械感度低于Octol炸药;驱动金属板速度达到3 045 m/s,优于Octol炸药。该DNAN基高爆速熔铸炸药综合性能优于Octol炸药,可替代Octol炸药用于防空反导和大口径爆炸成型弹丸战斗部。     

无梯岩石铵脲炸药研究

本文描述一种不含梯思梯的岩石铵脲炸药。即采用复合硝酸脲代替梯恩梯作敏化剂，这种炸药具有澎性小、机械感度低、爆炸性能和贮存性能优良等特点。文中论述了提高复合硝酸辟爆炸性能的技术途径，讨论了影响复合硝酸脲、铵脲炸药性能的因素及无梯铵脲炸药的热分解行为，提出了估算工业炸药爆速和评估无梯铵脲炸药质量可靠性计算数学模型。实验和理论计算结果十分一致。     

粘结剂含量对热压TATB基PBX残余应力的影响

为了掌握粘结剂含量对高聚物粘结炸药(PBX)残余应力和宏观力学性能的影响规律,采用基于VKα靶的X射线衍射方法测试了F2314粘结剂含量为0~11%热压成型的TATB基PBX残余应力,采用巴西试验方法测试其宏观力学性能,并采用了TATB晶体-粘结剂包裹结构简化模型进行温度单一因素条件的残余应力数值模拟验证。实验结果表明:不含粘结剂的PBX,其残余应力为拉应力;随着PBX中粘结剂含量增加,残余应力逐渐减小,当粘结剂含量超过5%,其拉伸残余应力递减趋势增强;当粘结剂含量由7%增加到9%时,残余应力由拉应力转变为压应力;PBX力学强度随粘结剂含量增加而增强。残余应力模拟结果与实验结果具有相同变化趋势。     

火药用单质炸药的分子结构与火药燃速压强指数的相关性

本文根据火药燃速预估研究的初步成果和经验,分析了火药组分中某些单质炸药分子结构与火药燃速、燃速压强指数的相关性。通过对比和归纳,发现低压强指数和高压强指数火药选用的含能添加剂组分的分子结构特征有明显的差异,并显示出明显的规律性,如果将这些规律性和新概念作为火药用原材料分子结构设计或选择的指导原则的一种依据,将有利于实现由化学键特征预估火药的燃烧特性。这对火药基本配方的设计、燃速设计和调节更有指导意义。     

浇注六硝基六氮杂异伍兹烷基混合炸药驱动性能

为研究浇注六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）基混合炸药的金属驱动特性,制备了CL-20∶端羟基聚丁二烯（HTPB)∶Al-Zn配比为84∶11∶5的浇注CL-20基炸药试样GWL. 测试GWL密度、爆速、爆压、机械感度以及快速烤燃、慢速烤燃和枪弹撞击3项不敏感特性,发现其炸药密度为1.78 g/cm³、爆速为8 750 m/s、爆压为33.21 GPa,不敏感试验反应等级均为燃烧,机械感度也符合炸药使用要求。采用50 mm标准圆筒试验测试了GWL炸药试样的做功能力,发现GWL炸药试样驱动圆筒在41 mm特征点上的速度为1 730 m/s. 应用有限元分析软件Autodyn时圆筒试验过程进行数值模拟计算,通过对比试验结果与数值模拟结果,得到GWL炸药的JWL状态方程;设计CL-20∶HTPB配比为89∶11的无金属粉炸药试样GC,在相同试验条件下测试了GC的机械感度与爆炸驱动能力,结果表明GC与GWL两种炸药试样驱动能力相当,但是GC炸药的机械感度高于GWL炸药。采用Autodyn软件建模对比研究了GWL炸药与C-1炸药和LX-14炸药的驱动能力,结果显示：GWL炸药驱动破片的终速比LX-14炸药高2.6%;其驱动性能优良,是一种高能低感度的新型CL-20基浇注炸药。     

高聚物粘结炸药动态损伤破坏的数值刻画

高聚物粘结炸药(PBX)安全性评估离不开对其力学响应和损伤破坏的刻画。为了准确捕捉PBX炸药的力学行为,以Karagozian & Case模型框架为基础,开展了PBX炸药力学行为数值刻画的研究。修改Karagozian & Case模型中的损伤演化方式,考虑PBX炸药模量、损伤演化模式等压力依赖特性。结合法国原子能委员会Picart等给出的一系列试验数据,修正Karagozian & Case模型中的应变率效应,分析不同压力下PBX炸药拉压子午线之比的取值,处理结构损伤破坏过程中变形局部化的问题,提出数值计算中拉伸失效单元的处理方法。得到的模型很好地刻画了Steven 试验中炸药试件的成坑形貌,并成功捕捉到了炸药试件中的拉伸、剪切破坏图像。     

氧平衡对粉状硝铵炸药爆炸性能影响的数学计算方法

通过建立粉状硝铵炸药配方设计的数学模型,研究了在不同氧平衡条件下无梯硝铵炸药、铵梯(油)炸药和含铝铵梯油炸药的理论爆热、有毒气体排放量和炸药比容;证实降低粉状硝铵炸药的氧平衡,炸药的爆热降低,有毒气体CO排放量增加,炸药的比容略有增加;本文提供了一种设定氧平衡条件下,获得最大爆热的配方设计方法和有毒气体量、爆热、比容的预估计算方法,对炸药配方的最终确定具有一定帮助.     

榴弹炸药装药发射早炸的模拟实验系统研究

本文通过对炸药装药在火炮内发射的研究,建立能模拟火炮发射力学环境的装置及相应的研究炸药装药在膛内早炸的模拟弹,证实了装置模拟的可行性及模拟弹与实弹发射的相似律,从而建立起模拟实验系统.