老化过程中硝胺和硝基胍发射药动态力学性能和形态结构的研究

用加速老化的方法三窿硝胺和硝基胍发射药在老化过程中动态粘弹和冲击断裂性能的变化规律，分析了老化过程中的形态结构和冲击破坏机理。     

硝基胍发射药燃烧性能的模拟

分析了硝基胍热分解和燃烧的特征，提出了ＮＱ燃烧初期热分解的假设，并推导了ＮＱ发射药的燃速和燃烧速压指数公式。     

考虑壁面滑移修正的硝基胍发射药流道内数值模拟

壁面滑移是影响发射药压伸成型质量的重要因素之一。为了提高七孔硝基胍发射药压伸成型数值仿真的精确度,研究了发射药药料壁面滑移机理,建立了考虑壁面滑移修正的发射药流动的数学模型。采用有限元方法对七孔硝基胍发射药压伸成型工艺进行了数值模拟。对壁面考虑滑移与未考虑滑移时发射药流道内的压力场,速度场,收缩段与成型段交界处速度矢量分布情况进行了对比分析。通过发射药压伸试验进行了仿真验证。结果表明,壁面滑移降低了发射药成型压力,提高了发射药出口速率的均匀性,有利于发射药压伸成型。发射药实际尺寸与仿真尺寸误差均小于2.0%,其中,外径尺寸误差为0.59%,外弧误差为0.36%,内弧误差为1.80%,孔径误差为1.67%,中心孔径误差为1.72%,仿真工艺符合实际加工。     

多孔硝基胍发射药压伸数值仿真及验证

为研究硝基胍发射药配方和压伸工艺对挤出成型尺寸的影响问题,建立了不同配方硝基胍发射药压伸过程数学模型及边界条件,用有限元方法仿真计算,得到了不同配方条件下流动过程的剪切速率场、压力场以及速度场分布情况。结果表明,发射药实际外径尺寸(8.03 mm)与仿真尺寸(8.38 mm)基本一致,误差为4.36%,外弧厚误差为7.89%,内弧厚为3.10%,孔径误差为9.26%,中心孔径误差为5.36%,误差均小于10%。     

37孔硝基胍发射药单一装药和混合装药的燃烧性能

为了解37孔硝基胍发射药单一装药和混合装药的定容燃烧性能,采用花边形37孔三胍-15发射药为主装药(MC),花边形19孔三胍-15包覆药为辅助装药(B)。通过定容密闭爆发器实验,装填密度为0.20 g·cm-3,在高温(50℃)、常温(20℃)、低温(-40℃)条件下,研究弧厚对单一主装药燃烧性能的影响以及混合比例对混合装药(MC+B)燃烧性能的影响。结果表明,随温度降低,37孔单一主装药侵蚀燃烧现象越明显,燃烧渐增性越弱,而相同温度下,弧厚越大的主装药,其侵蚀燃烧现象越不明显,燃烧渐增性越强;温度越高,同一混合比例的混合装药ΔL、Lm/L0值越大,燃烧渐增性越好;相同温度下,混合装药的燃烧渐增性均强于单一主装药,且随着包覆药比例增加,侵蚀燃烧峰逐渐减小,说明包覆药的加入明显地提高了混合装药的渐增性并降低了侵蚀燃烧峰,且在50,20,-40℃条件下,混合装药获得较佳燃烧渐增性的混合比例均为7∶3。     

硝基胍分子结构的研究

论述了硝基胍的单晶制备及分子结构的测定,硝基胍晶体属正交晶系,Fdd2空间群,晶体参数为：a=1.70621(3)nm,b=2.4862(3)nm,c=0.35940(10)nm,V=1.5745(5)nm^3,Z=8,Dc=1.756g.cm^-3,u=1.l60cm^-1,F(000)=864,最终偏离因子R=0.0252,ωR=0.0701。     

JMZ发射药力学性能研究

为了获得高能量、高强度发射药,对由硝酸酯增塑的聚环氧乙烷四氢呋喃共聚醚(PET)、硝化棉(NC)、黑索今(RDX)为主要成分的发射药体系(JMZ发射药),采用材料试验机、热机械分析仪等研究了在不同温度条件发射药的压缩、冲击强度和动态力学性能,得出了PET预聚体相对分子质量和官能度、固化剂用量等对发射药力学性能的影响规律。结果表明:PET预聚体为2官能度时,随着其相对分子质量的增加,发射药冲击性能明显下降;PET预聚体为3官能度时,其相对分子质量对发射药抗冲击性能影响减小;当固化剂用量为预聚体固化所需量2.0～4.5倍时(发射药体系含20%NC),发射药的抗冲和抗压综合性能较优。采用3官能度PET预聚体及适当过量固化剂,可获得力学性能较好的JMZ发射药。     

正交试验法确定硝基胍的重结晶工艺

采用正交试验法确定了把堆积密度较低的针状硝基胍制备成高堆积密度的球状硝基胍的工艺条件。使用重量百分比为1.5%的甲基纤维素和1.5%的聚乙烯醇作为晶体生长的抑制剂,结晶溶液的搅拌速率为800r·min-1,冷却速率为0.4℃·min-1时,制备的球形硝基胍的堆积密度最大,此时堆积密度为1.12g·cm-3。     

甲基硝基胍基低共熔物的熔融动力学研究

寻求可替代TNT用于熔铸炸药的液相载体,在50～150 ℃范围内,用差示扫描量热仪研究了不同气氛(静态和N₂)、不同加热速率( 5,10,20,30 ℃·min-1)下甲基硝基胍(MeNQ)基低共熔物的熔融过程。研究了RDX、HNS对MeNQ基低共熔物熔融过程的影响。结果表明,随着升温速率的增加,熔融反应开始时间和峰温有相应的延迟,而熔化速率增加; 添加RDX、HNS不能促进MeNQ基低共熔物的熔融; MeNQ基低共熔物的熔融过程符合1/2级反应动力学,升温速率为10 ℃·min-1时,MeNQ基低共熔物熔融反应的表观活化能为11.77 kJ·mol-1。     

热塑性弹性体对硝胺发射药力学性能和燃烧性能的影响

为提高含大量高能固体填料硝胺发射药的力学性能,在其中加入一定量(质量分数为2%)的聚氨酯热塑性弹性体(TPE).采用低温落锤冲击韧性试验、简支梁抗冲击强度和密闭爆发器试验,研究了聚氨酯热塑性弹性体对硝胺发射药力学性能和静态燃烧性能的影响.研究表明,聚氨酯热塑性弹性体能有效提高硝胺发射药的低温落锤冲击韧性和抗冲击强度,并...     

ANSYS 在发射药力学性能仿真模拟中的应用

为了研究发射药在使用中存在的力学性能问题,针对几种典型的药型,利用工程力学仿真模拟软件ANSYS,在静态载荷条件下对发射药颗粒进行应力应变分析,以期对发射药的力学性能进行较科学的预估。分析知,发射药颗粒在轴向静载条件下,受力变形情况不明显;在径向静载条件下,发射药颗粒均可认为裂纹产生从药体内部开始,药体断裂方式从中心向四周的方向传播;同时,发射药颗粒的破碎方式与外围药型和孔的位置均有直接的关系。分析结果证明,利用ANSYS进行发射药受力情况仿真分析,对发射药的生产、使用都具有一定的实际意义。     

复合推进剂力学性能及其改善技术研究进展

为改善复合推进剂力学性能的技术途径和发展思路,对近年国内外复合推进剂力学性能的研究情况进行 分析。提出提高粘合剂基体力学性能、增强固体填料和粘合剂基体界面作用、优化固体填料组成及粒度级配等技术, 进一步改善复合推进剂力学性能。结果表明,该研究可为进一步改善推进剂的力学性能提供理论和实践支持。     

铝镁贫氧推进剂压缩力学性能及本构模型实验研究

为获得贫氧推进剂在压缩情况下的力学特性,运用单向压缩方法、显微镜及CCD图像传感器技术,研究了铝镁贫氧推进剂在常温下、不同压缩速率时的力学特性,得到其在压缩情况下的应力-应变关系、屈服应力和屈服应变与压缩速率之间的关系以及在压缩过程中推进剂表面形貌的变化.建立了贫氧推进剂压缩情况下的粘弹性本构模型.试验结果表明,贫氧推进剂在压缩情况下应力-应变关系分弹性段、应变软化段、塑性不稳定段和应变强化段;贫氧推进剂力学特性受压缩速率和温度耦合作用的影响,贫氧推进剂的破坏形貌没有明显的压缩速率效应;常温下,贫氧推进剂的屈服应力和屈服应变与压缩速率的自然对数呈线性函数关系;文中建立的粘弹性本构模型与不同应变率下的线粘弹性段试验结果符合较好.     

PVB基高固体含量螺压推进剂力学性能

为了研究聚乙烯醇缩丁醛(PVB)基高固体含量推进剂的力学性能,采用静态力学试验分析了不同黏度PVB、黏度为45 m Pa·s和300 m Pa·s的PVB配合和增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)及乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)对PVB基高固体含量推进剂力学性能的影响。采用动态热机械分析(DMA)研究了不同黏度PVB和两种增塑剂对PVB基推进剂动态力学性能影响。结果表明,随着PVB黏度增加,推进剂高温(50℃)拉伸强度增大,常温(20℃)和高温延伸率降低。黏度为45 m Pa·s与300 m Pa·s的PVB以1∶3的质量比配合做粘合剂可使推进剂拉伸力学性能达到含这两种单一黏度PVB的推进剂的中间值。用ATBC替代DBP,推进剂的低(-40℃)、常温延伸率下降33%。含黏度为45 m Pa·s PVB的PVB基推进剂有较强的α-转变。含增塑剂DBP的推进剂有较强的β-转变。     

热老化改性双基推进剂拉伸力学性能及强度主曲线

为探讨老化高固含量改性双基推进剂(CMDB)的准静态拉伸力学性能,在四种温度(323,293,273,253 K)和不同应变率(3.3×10-5、3.3×10-4、3.3×10-3、3.3×10-2 s-1)条件下,开展了CMDB推进剂单轴拉伸实验;对不同老化时间(0,10,20,35,50,65,80,100 d)的CMDB推进剂试样进行了气相色谱实验,研究了CMDB推进剂老化后的力学性能和中定剂含量的变化.结果表明,老化过程中最大伸长率和中定剂含量呈显著下降趋势,可以作为老化后的CMDB推进剂的失效判据.利用时间温度等效原理(TTSP),得到了CMDB推进剂最大抗拉强度主曲线,建立了老化强度主曲线方程,该方程可以在准静态应变率范围内对不同老化时间的CMDB推进剂的最大抗拉强度进行预估.     

NEPE推进剂老化性能的动态力学表征

采用动态热机械分析仪(DMA)测定了老化后NEPE推进剂的动态力学性能,表征了其在75℃下的热老化特性。结果显示,NEPE推进剂的损耗因子温度谱曲线在低温段只存在一个单峰(玻璃化转变峰),损耗因子tanδ的峰值随老化时间和测试频率的增加而增大,且峰温上升;增塑剂含量对tanδ峰值的影响因贮存条件而异,密封贮存老化条件下tanδ峰值随增塑剂含量的减少而增大。     

浇铸型高能CMDB推进剂的力学性能

研究了硝化棉种类和含量、高氯酸铵粒径,以及双基球和黑索今含量等对复合改性双基(CMDB)推进剂力学性能的影响。结果表明,随着含氮量12.0%的NC的降低,CMDB推进剂20℃和50℃下的拉伸强度和延伸率均显著降低。在CMDB推进剂中添加适量含氮量13.0%的NC和12.6%的NC均有助于提高推进剂拉伸强度;含氮量13.0%的NC不利于改善推进剂的延伸率;而含氮量12.6%的NC有助于提高推进剂的低温延伸率,但对推进剂高温延伸率影响不显著。在CMDB推进剂中添加适量的双基球对提高推进剂的拉伸强度和延伸率均有利。AP的粒径对CMDB推进剂力学性能影响显著,小粒径的AP有利于提高推进剂的拉伸强度,而大粒径的AP有利于改善推进剂的延伸率。随着RDX取代AP量的逐渐增大,CMDB推进剂在高温和常温下的拉伸强度先增大后减小,而延伸率先增减小后增大。     

化学交联网络对少烟NEPE推进剂力学性能的影响

应用平衡溶胀法和动、静态力学性能测试方法研究了少烟NEPE推进剂的固化参数、增塑比和交联剂含量等因素对推进剂交联网络结构和力学性能的影响.结果表明,少烟NEPE推进剂的交联密度、初始模量和抗拉强度等在固化参数为1.5时达到最大,并随增塑比降低,交联剂(CA)含量增大而逐渐增大;推进剂的延伸率随固化参数和交联剂含量增大而逐渐降低,随增塑比增大而增大;推进剂的力学损耗随增塑比和交联剂含量增大而增大;但推进剂的玻璃化温度和次级转化温度随固化参数、增塑比和交联剂含量的变化不大(-33 ℃和-56 ℃).     

DNTF/RDX-CMDB推进剂动态力学性能

采用动态力学分析仪(DMA)研究了3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)与黑索今(RDX)不同配比对DNTF/RDX-CMDB(DFR)系列推进剂动态力学性能的影响,获得了DFR系列推进剂的动态力学特征量.结果表明:DNTF与RDX不同配比对DFR系列推进剂高低温动态力学性能具有较大影响;DFR系列推进剂的动态力学过...     

DNTF含量对改性双基推进剂动态力学性能的影响

采用动态力学分析(DMA)研究了不同含量3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)对DNTF-CMDB(DF)推进剂动态力学性能的影响,获得了DF系列推进剂的多频动态力学性能特征量。结果表明,DF推进剂的动态力学过程除了α转变外,有两个β转变峰,其中β1转变峰是DNTF的作用。DNTF的含量对DF系列推进剂高低温动态力学性能有较大影响;α转变的损耗角正切tanδ的峰温Tα及α和β转变的自由体积膨胀系数αf均与NG/NC和DNTF/NC含量比的组合合量相关;当DNTF含量为20%时,推进剂具有最佳的高低温力学性能。