PBX炸药冲击起爆的改进细观反应速率模型

为了系统研究载荷和炸药细观结构对高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosive,PBX)冲击起爆爆轰成长的影响规律,考虑到炸药低压慢反应阶段的燃烧拓扑结构包含颗粒内部孔隙表面燃烧和颗粒外表面燃烧形式,以及装药密度的影响,引入燃耗因子和装药密度影响因子,改进了Duan-Zhang-Kim(DZK)细观反应速率模型。采用同一套反应速率模型参数,数值模拟各实验状态下HMX基PBXC03(87%HMX,7%TATB,6%Viton)的冲击起爆过程,数值模拟结果与实验测试结果均吻合较好,表明改进DZK反应速率模型可更好地描述和预测载荷和炸药细观结构对PBXC03冲击起爆爆轰成长过程的影响规律。在本研究装药和加载条件下,中等密度的炸药冲击起爆和爆轰成长最快;颗粒度越小,炸药越难点火,但一旦点火,爆轰成长最快。     

高聚物粘结炸药冲击起爆统计热点反应速率模型

为深入探索非均质固体炸药冲击起爆热点机制,重点关注炸药孔洞尺寸分布及热点点火临界条件,建立高聚物粘结炸药(PBX)冲击起爆统计热点反应速率模型,描述热点形成、形核或消亡、点火后燃烧反应演化直至快速转为爆轰的全过程。奥克托今（HMX）基PBX9501和三氨基三硝基甲苯（TATB）基LX-17炸药冲击起爆过程的数值模拟结果显示,反应流场中波到达时间的计算值与实验值偏差小于3.7%,初步验证了统计热点反应速率模型的合理性,且相比文献［21-24］的统计模型适应性更强。研究结果表明：孔洞尺寸分布对非均质固体炸药冲击起爆感度影响显著;HMX基PBX炸药冲击起爆爆轰成长过程呈加速反应特性,而TATB基PBX炸药表现为稳定反应特性,进一步提高了对HMX/TATB混合基钝感高能炸药冲击起爆机理的认识。     

平头钢弹对PBX-9404炸药撞击起爆的数值模拟

在二维有限元动力分析程序DYNA2D中加入了Forest-Fire反应速率模型、JTF反应速率模型和修改的JTF反应速率模型,对平头钢弹撞击PBX-9404炸药的冲击起爆行为进行了数值模拟研究.     

平面夹层炸药反射冲击起爆

长杆体撞击平面夹层炸药时，冲击波直接起爆的现象比较普遍，但如果撞击速度低于冲击起爆临界速度时，夹层炸药背板表面的反射波对起爆的影响也不可忽略，建立了平面夹层炸药反射冲击起焊模型，分析了杆体直径，盖板厚度以及炸药厚度与反射波冲击起爆炸药的关系，研究结果表明，反射波在速度低于事接冲击起爆临界值时具有明显的作用。     

射流对间隙靶板屏蔽炸药的冲击起爆

为得到射流对野战弹药的冲击起爆规律,以间隙靶板屏蔽炸药模拟具有一定防护的野战弹药,应用冲击波传递的阻抗匹配技术、聚能射流的准定常侵彻理论以及开放炸药冲击起爆的Held准则,构建了射流前驱波与击穿间隙靶板后剩余射流起爆炸药的工程分析模型,并结合算例对模型进行了系统的分析。结果表明:射流侵彻起爆野战弹药过程中,射流直径变化可达到22.2%,对起爆能力的影响不可忽略;弹药壳体对射流起爆能力影响较防护层(包装/方舱)强;前驱波的最大起爆能力约为2.75×104m3·s-2,而剩余射流的最大起爆能力约为1.55×105m3·s-2,二者相差近一个数量级,所以野战弹药应以防射流击穿为主。     

微型飞片雷管的炸药冲击起爆

本文介绍的是用爆炸箔起爆器(EFI)，又称微型飞片雷管，对低密度猛炸药如PETN的冲击爆轰传递(STD)EFI用200nF的电容器形成，电容器可以充电至3．5kV，这个电压可使铜桥爆炸。金属等离子体的膨胀可以使厚度为25岬的Kapton飞片以大约4mm/μs的速度加速。以作用时间为函数的电流的理论和实验评估与Kapton飞片飞行时间的直接测算有关，为计算飞片系统对炸药的最佳起爆和速度创造了条件。用以与电子条纹高速摄影机连接的64光学纤维带(每根纤维的直径为250μm)为基础的光学方法对9mm长、6．5mm直径的炸药样品的STD过程定了性。所获得的结果，(z，t)曲线图和2ns瞬时分辨率，为爆轰速度，爆轰波(DW)阵面曲线和惰性层中DW产生的冲击波(SW)压力的评估创造了条件。用这种高瞬时空间分辨率方法(high temporal-spatial resolution method)可能鉴别DW传播中的速度脉动。这种结果还显示了飞片速度、起始密度对STD过程和DW速度值的影响。     

含能破片冲击起爆临界条件研究

对不同外壳材料的含能破片冲击起爆的阈值速度进行了理论计算,运用LS-DYNA数值模拟获取了不同壳体材料、长径比、头部厚度与直径比的起爆临界条件,建立了包含破片直径、头部形状、靶体材料以及壳体材料的经验表达式,结合实验重点分析了不同结构及材料的含能破片冲击起爆趋势.结果表明,利用该式能较准确地计算含能破片冲击起爆的临界条件,破片的长径比、壳体材料将影响冲击起爆阈值速度,在设计含能破片时要尽量增大长径比以及选择高密度、高性能材料.     

某隔板起爆器冲击起爆过程的数值模拟与实验研究

为了提高火工品的可靠性设计水平,将数值模拟技术引入隔板起爆器的设计中.利用LS-DYNA软件对某隔板起爆器隔板传爆过程进行模拟,计算得出可靠传爆不会穿透隔板的隔板厚度介于2.0 mm与5.0 mm之间.验证试验结果表明当隔板厚度为1.5～2.4 mm时,隔板能够完成正常功能,计算结果与实验结果基本吻合.     

破片对屏蔽炸药冲击起爆的数值模拟和分析

分别对钢、铜、钨破片撞击不同厚度屏蔽装药进行了数值仿真并用已有实验结果验证了仿真结果的正确性,分析了起爆过程。采用“升一降”法研究了装药的起爆临界速度,采用最小二乘法得到了临界理论起爆判据的参数孢、忌,并验证了理论判据的正确性。理论判据的给出可以很好的描述屏蔽炸药的起爆特性,为冲击起爆实验研究和后续的可靠性研究提供很好的理论参考。     

不同加载压力下炸药冲击起爆过程实验和数值模拟研究

采用炸药平面透镜爆轰加载及空气与隔板综合衰减技术,建立基于锰铜压阻传感器的 一维拉格朗日实验分析系统,得到了3 种加载压力下两种颗粒度PBXC03 炸药冲击起爆不同拉格 朗日位置的压力历史,以及加载压力对炸药冲击起爆过程的影响规律。采用DYNA2D 程序,对两 种颗粒度PBXC03 炸药的冲击起爆过程进行数值模拟,计算结果与实验结果趋势一致。结果均表 明:加载压力减小,炸药中前导冲击波速度增长变慢,压力增长变缓,炸药的到爆轰距离增加。数值 模拟得到的两种颗粒度PBXC03 炸药起爆压力和到爆轰距离的关系与文献[15] 的POP 图曲线吻 合较好,验证了文献[14]建立的PBX 炸药冲击起爆细观反应速率模型的合理性。     

炸药装药侵彻靶板过程的点火机制分析

针对弹药侵彻过程中的安全性问题,分析了弹体在侵彻靶板过程中炸药装药的动态特性和受力特点,得出了炸药侵彻过载条件下的点火机制;指出了单层靶侵彻时冲击波点火可能不是影响侵彻安定性的主要因素,但是其对弹体内部炸药装药有一定的损伤;多层靶侵彻时,由于炸药预损伤的存在,冲击波点火可能成为影响多层靶侵彻安定性不可忽视的因素。     

爆炸冲击波作用下屏蔽装药模型起爆判据研究

为了研究屏蔽装药在爆炸冲击波加载下的临界起爆判据,基于侧壁影响可忽略和一维平面冲击波的假设,采用将冲击波作用下的战斗部简化为屏蔽装药模型,在简化主发炸药的爆轰波波形的基础上,将主发炸药的作用等效为破片冲击过程的方法,得到了战斗部简化模型的冲击起爆判据,此判据为不敏感弹药的研究提供了理论基础。     

模拟跌落撞击下PBX-2炸药的响应

为了研究带壳体约束条件下炸药的跌落安全性,设计了模拟跌落试验装置.对φ98 mm ×39 mm PBX-2炸药进行了跌落试验,采用polyvinylidene fluoride(PVDF)计测试了样品中的压力变化过程,采用PCB加速度计获得了装置中不同位置的加速度变化过程,通过高速录像照片分析了点火反应过程,通过冲击波...     

2,4-二硝基苯甲醚基钝感熔铸含铝炸药的冲击起爆特性

为了探究钝感熔铸含铝炸药的冲击起爆特性,建立化学爆炸加载一维拉格朗日锰铜压阻测试系统,获得了不同加载压力下一典型2,4?二硝基苯甲醚(DNAN)基钝感熔铸含铝炸药的冲击起爆过程压力成长历史。利用熔铸含铝Duan?Zhang?Kim(DZK)细观反应速率模型,确定了该钝感含铝炸药的反应速率模型参数,并对其冲击起爆过程进行了数值模拟研究。结果表明在钝感熔铸含铝炸药的冲击起爆过程中,波阵面附近炸药的反应速率和反应程度均较低,而随着热点点火反应的进行以及化学反应的不断累积,炸药的波后化学反应速率不断增加,并在一段时间后到达峰值。当加载压力越高时,钝感熔铸含铝炸药内部的爆轰成长速率越快。同时,与粒子速度成长历史相比,压力成长历史包含更多的反应速率变化信息,更适用于反应速率模型的验证以及炸药反应流模型参数的确定。     

射弹冲击带盖板Comp B装药起爆过程数值模拟

分析并验证了圆柱形平头铜射弹冲击起爆带盖板Comp B装药,利用LS-DYNA模拟了圆柱形平头和圆头钨射弹冲击带不同厚度钢盖板的Comp B装药起爆过程,定量地分析了起爆临界速度随盖板厚度的变化规律,讨论了发生延迟起爆(XDT)现象的原因和机理。结果表明,直接冲击起爆计算结果能够较好地符合Jacobs判据,圆头与平头钨射弹冲击带盖板Comp B装药临界起爆速度满足关系式Vround≈1.15Vflat,发生XDT现象是因为炸药被破坏及反射冲击共同作用所致,且XDT现象产生位置均在邻近底板的炸药界面处。     

常温附近温度变化对炸药冲击起爆特征的影响（英）

为了研究常温附近温度变化对炸药冲击起爆特征的影响程度和规律,设计并建立了炸药局部加热和冷却装置,结合拉氏分析方法研究了HMX/TATB基复合高能炸药PBX-1和TATB基钝感高能炸药PBX-2在常温附近(5～75 ℃)的冲击起爆压力成长过程.基于实验结果,利用点火增长模型对两种炸药的冲击起爆过程进行了数值模拟.结果表明,随着温度升高(5～75℃),炸药的冲击起爆压力成长过程均逐渐变快,到爆轰距离变短,点火增长模型中的反应速率参数G1变大,说明两种炸药随温度的升高对冲击变得更敏感,常温附近温度变化对炸药安全性的影响不能忽略.     

动能块对屏蔽B炸药冲击引爆效应研究

研究动能块对屏蔽B炸药冲击起爆机制与临界起爆速度.采用AutoDyn-3D仿真软件,对钨合金动能块撞击不同盖板厚度屏蔽装药仿真计算,获得着角0°~80°动能块引爆屏蔽装药临界起爆速度,拟合获得速度与着角函数关系.结果表明,临界起爆速度在盖板不同厚度条件下随着角增大非线性变化.着角大于40°起爆阈值速度随角度增加而增大,但增速不同;着角小于40°盖板厚度大于10 mm速度随着角增大而减小,盖板厚度10 mm屏蔽装药临界起爆速度具有随机性.     

引信传爆序列长通道冲击起爆研究

长通道起爆传爆技术虽已应用于一些引信,但目前未见有关该技术的研究文献,其可靠性缺乏定量的证明.为此,用实验方法定量研究引信传爆序列中两种薄底壳首发雷管经长通道起爆敏感针刺继发雷管的有效作用距离和可靠性.研究表明:一定尺寸范围内,影响施主雷管长通道能量传递能力的主要因素是药高和底壳.合理设计引信传爆序列长通道雷管一雷管序列能够满足高瞬发、有效作用距离长、可靠性高的引信要求.