用BKW状态方程计算乳化炸药爆轰参数的研究

文章采用凝聚炸药爆轰的流体力学理论和BKW状态方程,对CHNONa类乳化炸药的爆轰参数进行了计算。计算结果表明采用的方法可行。计算中对BKW方程的参数组α=0.5、β=0.16、κ=10.91和θ=400作了修正,计算结果与大量测试的经验相符。文中给出了计算实例。     

一种确定JWL状态方程参数的简易算法

基于圆筒试验中能量守恒关系及圆筒壁在特征位置处膨胀速度的经验计算公式,建立了一种确定CHNO型炸药爆轰产物JWL状态方程参数的简易算法。该方法不仅计算量小,而且可以仅根据炸药的密度和爆速直接确定出炸药爆轰产物的JWL状态方程参数,具有经济、方便、准确的特点。采用这种方法确定了4种常用炸药的JWL状态方程参数,并与圆筒试验结合数值仿真的方法得出的JWL状态方程P-V曲线进行对比,证明该方法具有较高的精度,可以满足工程应用的需要。     

基于遗传算法辨识炸药JWL状态方程参数的研究

为了准确方便地获取炸药爆轰产物JWL(Jones-Wilkins-Lee)状态方程参数,提出了一种基于遗传算法和圆筒能量模型辨识CHNO型炸药爆轰产物JWL状态方程参数的方法。相比于传统的圆筒试验法,该方法极大地降低了获取炸药JWL参数的成本,只需已知炸药的初始密度和爆速便可确定JWL状态方程参数。采用该方法辨识得到了4种常用炸药的JWL状态方程参数,结果表明：辨识得到的4条JWL状态方程的P-V曲线和标准JWL状态方程的P-V曲线偏差较小,且决定系数均大于0.99;数值仿真结果表明采用辨识参数和标准参数计算得到的圆筒外壁径向位移曲线接近,证明了遗传算法辨识JWL状态方程参数的有效性和高精度。     

含铝温压炸药的爆炸能量结构研究

为了研究黑索今（RDX）基含铝温压炸药的爆炸能量释放规律及爆炸能量输出结构，对5种含铝温压炸药的爆热和爆速进行了测试，利用绝热式爆热量热计测量了铝粉质量分数为30%的RDX基含铝温压炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气和1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量，结合测试数据对试样的爆轰热、爆热和燃烧热进行理论计算。结果表明，RDX基含铝温压炸药的爆速随铝粉含量的增加而线性减小；爆热随铝粉含量的增加呈现先增大后减小的趋势，在铝粉质量分数为40%时，爆热达到最大值。试样在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量逐渐增加，环境压力的增大和气氛环境中氧含量的增加都会提高炸药的爆炸能量，富氧环境下的爆炸能量可以定量地表征炸药的燃烧热。样品的爆轰热占燃烧热的9.8%~26.4%，爆热占燃烧热的34.5%~50.0%，且这两个参数都随铝粉含量的增加而降低。     

含铝炸药在混凝土中爆炸效应的数值模拟研究

优化炸药配方可提高炸药对混凝土介质的爆炸毁伤效应。通过数值模拟方法研究球形装药在无限域混凝土中的爆炸效应,用JWL状态方程和Miller反应速率方程描述RDX基含铝炸药的产物膨胀和反应过程,比较了含铝炸药在混凝土介质中爆炸后形成的空腔半径和粉碎区半径。结果表明,数值模拟结果与理论估算值吻合较好,含铝炸药比理想炸药做功能力强,毁伤效应明显;含铝量小于20%时,爆炸形成的空腔半径和粉碎区半径的大小关系为:RDX/AL20>RDX/AL10>RDX。     

不同气氛对TATB基含铝炸药爆热的影响

为了测定三氨基三硝基苯(TATB)基含铝炸药在不同气氛中的爆热,使用绝热式量热弹对其压装药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热进行了测量,研究了其能量释放规律,并使用X射线衍射(XRD)对固相产物成分进行了分析。结果表明:TATB基含铝炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热依次增加;环境中压力的增加会导致爆热值增大,在0.1MPa氮气中,TATB基含铝炸药的爆热值比真空中增加了15.7%。环境中氧气量的增加也使爆热值增大:0.1 MPa空气中的爆热值比0.1 MPa氮气中增加了7.8%,0.1 MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出49.7%,1.5MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出146.1%。在富氧气氛下测试TATB基含铝炸药的爆热时,所测爆热接近于炸药的燃烧热,且爆炸产物的XRD结果也表明Al粉已基本氧化完全。同时,在0.1 MPa氮气气氛下没有检测到氮化物Al N的存在。该方法可对不同气氛下含铝炸药的爆热进行测量,并对爆炸产物中Al的存在形式进行分析。     

两种含铝炸药水中近场冲击波传播规律研究

为揭示 RS211和 GUHL 两种含铝炸药水中爆炸近场冲击波的传播特性,采用高速扫描相机和阴影照相技术记录了近场冲击波沿柱形装药轴向的传播轨迹,结合 Rankine-Hugoniot 关系推算出了近场冲击波传播速度及阵面压力随传播距离的衰减规律,并与 TNT 炸药的结果进行了对比。同时,还结合近场冲击波的初始参数和Goranson 关系式计算出了炸药的爆压值。结果表明,初始冲击波阵面压力由大到小的顺序为 RS211、TNT、GUHL,在压力的衰减过程中,铝粉的反应使得冲击波的压力衰减速率得到降低,且 GUHL 炸药近场冲击波阵面压力的衰减最为平缓。     

含铝温压炸药及其爆炸效能研究

主要阐述含铝温压炸药配方的基本组成及在不同环境条件下的能量释放效率、爆炸火球及冲击波的形成过程等.通过测试含铝温压炸药在氧气、空气和氩气环境中的燃烧热值,研究不同环境对其爆炸能量释放效率的影响及其使用范嗣;通过测试爆炸火球和冲击波的成长过程、火球温度和高温火球持续的时间分析含铝温压炸药爆炸机理和破坏效能.结果表明,以超细片状铝粉为主要原料的含铝温压炸药在有氧环境中爆炸的能量释放效率和能量释放速率均较高,其有效破坏效能为较强的爆炸冲击波和持续的高温火球.大大延展温压炸药的综合破坏效能.     

HMX基含铝炸药铝粉反应率的估算*

利用爆热弹测试了以HMX为基不同配比含铝炸药的爆热值。根据炸药爆热的测定值,分别通过最小吉布斯自由能法和平衡常数法确定了不同配比炸药的爆炸产物组成,进而计算得到两种方法下不同组成的含铝炸药中铝粉的反应率。结果表明,随着铝粉质量分数增加,铝粉的反应率呈线性增大,铝粉质量分数在30％时达到最大,之后随铝粉质量分数的增加,铝粉的反应率呈下降趋势。     

密闭环境下含铝炸药爆炸场温度与压力特征

通过对不同铝粉质量分数的炸药爆炸场温度、压力参数的测量,研究了在密闭条件下,炸药爆炸场温度、压力的响应特征及响应规律。结果表明,在密闭条件下,含铝炸药爆炸场温度高于理想单质炸药,铝粉质量分数的增加可提高爆炸场温度及延长温度持续时间。当铝粉质量分数为40%时,爆炸温度出现最大值,其值大约在850℃左右。相比之下,含铝炸药的爆炸场压力虽远不及理想单质炸药,但当铝粉质量分数为40%时,其超压存在一个较大值。     

基于ANSYS/LS-DYNA的工业炸药材料参数标定方法

在岩石爆破数值模拟研究中,需要准确描述爆轰产物膨胀做功过程,快速准确地确定JWL状态方程参数十分重要。采用了理论计算与数值模拟相结合的方法,提出一种基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件的工业炸药材料参数标定方法。以工程中常见的2#岩石乳化炸药为例,根据炸药产品说明书上的密度及爆速,应用一种简便算法计算得到JWL状态方程未知参数。在此基础上,对铅柱压缩实验、铅铸扩孔实验进行数值模拟,通过两种不同的实验检验计算参数的准确性。采用正交试验的方法研究了JWL状态方程中的4个重要参数A、B、R₁、R₂变化对于数值模拟结果的影响,确定了以爆力、猛度指标为标准的计算参数修正方法。参数修正后,数值模拟结果与现场实验结果误差不超过5%,说明标定方法可行。     

重结晶对DNTF形貌和含铝炸药爆轰性能的影响

采用溶剂-非溶剂法重结晶预处理3,4－二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF),通过SEM及激光粒度仪分析了预处理工艺对DNTF形貌和粒度的影响,并研究了含铝炸药的撞击感度、成型性、爆热和爆速性能。结果表明,以乙酸乙酯为溶剂,水为非溶剂,DNTF经重结晶预处理后,其晶体粒度变小,粒度分布变窄,晶体外形稍好,形状规则,撞击感度降低;含重结晶DNTF的含铝炸药成型密度、爆热和爆速均高于含粗品DNTF的含铝炸药,在一定程度上提高了DNTF含铝炸药的爆轰性能。     

工业含铝炸药的现状及分析

文章综述了工业含铝炸药的典型配方及应用现状,分析了铝提高工业炸药作功能力的机理,并详细介绍了含铝高威力膨化硝铵炸药的配方组成及爆炸性能,指出工业含铝炸药的发展关键在于降低自身的产品成本.     

含铝炸药在混凝土介质中爆炸响应的FE-SPH算法模拟研究

本文采用自编程实现的二维轴对称FE-SPH耦合算法对含铝炸药在混凝土介质中的爆炸响应过程进行模拟研究。含铝炸药的爆炸过程采用JWL方程结合Miller反应率方程来描述,同时采用粒子接触算法避免爆炸响应后转化的SPH粒子点间形成堆积及非物理穿透。对不同含铝量的高能炸药在不同埋深下爆炸响应过程进行模拟,通过对混凝土的毁伤及预设动能杆的运动分析,结果表明,所实现的FE-SPH耦合算法能够稳定再现含铝炸药爆炸对混凝土介质的破坏响应过程,并且响应的特征参量也与实验数据吻合。     

硼含量对含铝炸药水下爆炸能量的影响

将铝硼混合添加到含铝炸药(配方体系为Al/B/AP/RDX/wax)中,采用水下爆炸法,研究硼含量对含铝炸药水下爆炸能量的影响。结果表明,水下爆炸中,随着硼含量的增加,炸药的冲击波能降低,气泡能先增加、后逐渐减小;当硼质量分数为10%时,炸药水下爆炸总能量达到最大值5.942 MJ/kg,比含铝样品提高5%,其中气泡能为4.999 MJ/kg,比含铝样品提高7%,是TNT的2.2倍。在含铝炸药中添加少量的硼粉,可以提高炸药的水下爆炸能量水平。     

AP对RDX基含铝炸药爆轰性能影响研究

为了研究氧化剂高氯酸铵(AP)对RDX基含铝炸药爆轰性能的影响，利用含铝复合炸药的金属飞片加速试验和冲击起爆试验，结合含铝复合炸药的爆炸参数，分析了RDX基含AP复合炸药和RDX基无AP含铝炸药的爆轰性能。金属飞片加速试验表明，与后者相比，RDX基含AP复合炸药由于较低的爆炸反应速率，金属加速能力降低约11.5%。冲击起爆试验表明，RDX基含AP复合炸药的爆轰距离较长，在23.72~34.00 mm范围爆轰持续稳定，并且能保持较长时间的稳定爆轰。     

黏结剂含量对含铝炸药燃烧能量的影响

利用小型密闭燃烧装置分别测试了两种黏结剂含量的RDX基和HMX基含铝炸药燃烧产生的准静态压力,得到4种含铝炸药燃烧能量的关系。利用气相色谱仪检测出部分气相燃烧产物的含量,通过化学计算探讨了4种含铝炸药的铝粉反应率,并用扫描电镜和能谱(EDS)对4种炸药的微观形貌和表面元素进行表征。结果表明,含铝炸药中黏结剂含量增加会使炸药与铝粉颗粒的表面包覆层变厚,更加阻碍铝粉在燃烧初期的吸热,从而在一定程度上导致铝粉反应率减小,并降低炸药燃烧总能量。     

含铝炸药爆炸作用下的水中圆柱壳动态响应数值研究？

为了研究圆柱壳在含铝炸药水下爆炸载荷作用下的响应规律,利用非线性动力学软件AUTODYN计算了3种不同配方含铝炸药的远场冲击波特性,并将计算值与文献实验值进行对比,计算误差能够稳定在5％以内,之后结合ABAQUS程序模拟了含铝炸药冲击载荷作用下水中圆柱壳的动态响应。在30 kg药量下分析比对了圆柱壳体加速度、速度及有效塑性应变的变化规律,随后确定了各炸药致使圆柱壳结构失稳的临界药量,并以PBXW-115为例研究了临界药量作用下的圆柱壳破坏模式。结果表明,AUTODYN与ABAQUS程序的联用,能够有效地模拟圆柱壳在含铝炸药远场冲击波作用下的动态响应;含铝炸药致使圆柱壳单元达到屈曲失效所需药量普遍低于理想炸药RDX。     

含铝工业炸药作功能力测试研究

工业炸药作功能力是衡量工业炸药性能的一个重要指标。本文利用弹道抛掷法对含铝工业炸药作功能力进行测试研究,实验结果表明,与不含铝粉的工业炸药相比,含铝工业炸药具有较高的作功能力,铝粉能显著提高工业炸药的作功能力。通过对试验结果的分析与讨论,从理论上解释了铝粉的加入对工业炸药作功能力的影响。含铝工业炸药作功能力测试对我国含铝工业炸药的研究与发展具有重要实际意义。     

含铝工业炸药作功能力测试研究

工业炸药作功能力是衡量工业炸药性能的一个重要指标。本文利用弹道抛掷法对含铝工业炸药作功能力进行测试研究,实验结果表明,与不含铝粉的工业炸药相比,含铝工业炸药具有较高的作功能力,铝粉能显著提高工业炸药的作功能力。通过对试验结果的分析与讨论,从理论上解释了铝粉的加入对工业炸药作功能力的影响。含铝工业炸药作功能力测试对我国含铝工业炸药的研究与发展具有重要实际意义。