局部高温诱发CL-20/TNT共晶炸药内反应流传播的ReaxFF分子动力学模拟

为了更好地理解含能材料热点火以及热点成长现象和机理,采用基于第一性原理的Reax FF反应力场分子动力学方法模拟了CL-20/TNT共晶炸药内反应流传播的时空行为和初始化学反应过程。通过NVT系统和Berendsen温度耦合方法对含能材料两端连续快速加热并维持在高温条件激发反应流的产生和传播,并采用两种不同的热载荷(3000,4000 K)比较温度差异对初始热分解速率的影响。两端热载荷为4000 K时,热冲击传播过程中粒子瞬时平动速率可达0.5 km·s~(-1),高于3000 K时的情况。于此同时,两端高温将引发含能材料逐渐发生分解反应,同温度条件下,共晶中CL-20的分解速率高于TNT。另外,热载荷温度越高,共晶完全分解所需的时间越少。产物识别分析显示,CL-20/TNT共晶热分解的主要产物为NO_2,NO,H_2O,N_2,CO,CO_2,HONO,H_2O_2,CHON,H_2N,CH_2O,其中,NO_2是初始热分解产物,而最终产物为N_2,CO_2和H_2O。     

离子液体催化醇醛树脂的固化动力学及力学性能

为了获得醇醛树脂固化的绿色催化剂,以离子液体1-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([HSO_3-pHim]HSO_4)为醇醛树脂的催化剂,用差示扫描量热法(DSC)对固化反应动力学进行研究,并用万能试验机测试了[HSO_3-pHim]HSO_4催化醇醛树脂基PBX的力学性能。结果表明,固化反应的平均表观活化能为2.59 kJ·mol~(-1),指前因子为994.61 s~(-1),反应级数为0.93,在[HSO_3-pHim]HSO_4含量为0.9%,固化温度为30℃时,PBX的拉伸和压缩强度分别为16 MPa和41 MPa,拉伸断裂延伸率为0.81%。与硫酸二乙酯(DES)催化PBX相比,采用[HSO_3-pHim]HSO_4为催化剂能将PBX的压缩模量降低35%。     

含预制缺陷PBX模拟材料损伤演变的原位CT研究

为研究初始损伤对高聚物粘结炸药(PBX)在外力作用下结构变化与损伤行为的影响,采用预制缺陷的方式模拟了初始损伤,制备了不含预制缺陷、含斜45°非贯通缺陷以及含斜45°贯通缺陷的3组PBX模拟材料样品,利用经改进的圆弧压头巴西试验加载方式,在X射线CT系统上开展原位研究。通过数字图像处理技术获得了裂纹及孔隙的三维形态、尺寸及空间分布信息。利用ABAQUS软件对试验进行了有限元模拟。结果表明,预制缺陷与巴西试验加载方向呈45°角时,预制缺陷会破坏其加载方式的对称性,样品的损伤行为也会相应发生改变;非贯通缺陷与贯通缺陷对样品的损伤行为的影响有很大区别;含非贯通缺陷的样品会发生分层现象,即表层缺陷对样品损伤行为的影响范围主要集中在含有缺陷的部分;模拟的结果与试验结果吻合较好,在一定程度上解释了试验现象。     

24-二硝基茴香醚基含铝熔铸炸药爆轰临界直径的实验研究

为了揭示2,4-二硝基茴香醚(DNAN)基高能钝感熔铸炸药的爆轰传播特性,加快DNAN基熔铸炸药的工程化应用,采用连续导线法测量了DNAN基含铝熔铸炸药的临界直径。结果表明：Al含量（质量百分比0~30%）增大、Al粒度d₅₀（分别为6 μm、12 μm、31 μm）减小均会降低爆轰传播的临界直径;黑索今（RDX）的粒度d₅₀（分别为19 μm、147 μm、751 μm）增大、RDX品质提高会增大爆轰传播的临界直径。研究结果为DNAN基含铝熔铸炸药的配方和战斗部结构设计提供基础的技术参数。     

杀伤爆破弹综合威力评估方法与应用研究

为研究杀伤爆破弹（简称杀爆弹）综合威力定量评估方法,提出一种采用毁伤幅员定量表征与评估杀爆弹（战斗部）综合威力的原理和方法,推导了战斗部威力场和目标毁伤律模型相结合的毁伤幅员计算模型;进行两种杀爆弹的静爆试验,依据试验数据验证和修正了威力场模型,并以此为实例进行了毁伤幅员计算以及综合威力定量评估与分析。研究结果表明,所提出的杀爆弹综合威力评估方法,可实现综合威力的归一化定量表征与评估,能够定量地分析不同弹药对同一目标以及同一弹药对不同目标的毁伤能力差别。     

基于趋势分析法的火工品可靠储存寿命估计

针对加速寿命试验预估得到的火工品可靠储存寿命与实际相差较大、精度较低的问题,对某型火工品进行了自然环境长储试验。将检测得到的关键性能参数进行了最小二乘回归分析,并利用非中心t分布建立相应的容忍区间,结合性能指标的失效阈值,得到火工品的可靠储存寿命估计值。所得结果表明,该方法得到的寿命估计值大于通过加速寿命试验得到的火工品设计可靠储存寿命,考虑了火工品储存过程中的实际情况,准确性更高,为该火工品及相关弹药产品的延寿提供了依据。     

浇注PBX炸药的准静态压缩力学性能

利用材料实验机进行了PBX-1炸药准静态压缩实验,获得PBX-1炸药真应力——应变曲线和表观应力——应变曲线,分析了应变速率和温度对炸药力学性能的影响。结果表明:与表观应力——应变曲线相比,真应力——应变曲线所测的抗压强度值下降了0.09MPa,屈服应变也降低了0.8%,ε=7%时压缩模量降低了1.0MPa。PBX-1炸药的抗压强度随着应变速率增加而增高,随温度的增高而降低;屈服应变并没有随应变速率和温度发生变化。PBX-1炸药在71℃固化75d内,抗压强度没有随时间降低。     

一种刺激型混合炸药的制备及性能研究

采用新型控暴剂合成辣椒素(PAVA),制备了一种刺激型混合炸药,采用溶液吸收法、差示扫描量热法、压力传感器法、热加速老化法等手段研究了混合炸药的有效利用率、相容性、自发火温度及安定性、长期贮存稳定性、感度、挥发分、吸湿性等参数。结果表明该混合炸药成型性好、活性组分有效利用率高、烟云刺激效应强、质量稳定性好、使用安全,是未来控暴弹药的主装药剂之一。     

高温下TATB基钝感炸药爆轰波波阵面曲率效应实验研究

为了研究高温环境对钝感炸药爆轰波波阵面曲率效应的影响,采用高速扫描照相技术及电探针测速技术获取了高温60℃环境下TATB基钝感炸药三种直径药柱爆轰波拟定态爆轰波形状及波速。结果表明,TATB基钝感炸药在高温60℃下的拟定态爆轰波波速随着炸药直径基本呈现线性增长趋势,且相同直径的高温结果均低于常温结果。三种直径TATB基钝感炸药在高温60℃下的拟定态波阵面形状较常温结果更为陡峭。采用遗传算法对三种直径炸药的实验结果进行拟合计算,获得了TATB基钝感炸药高温曲率效应D_n(κ)关系参数。采用DSD(Detonation Shock Dynamics)方法对三种直径炸药的爆轰波非理想传播过程进行了模拟,计算结果与实验结果吻合较好。     

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。