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。     

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。     

A new concept of planar self-reconfigurable modular robot for conveying microparts

Modularity and self-healing are two interesting properties that could help to design more flexible conveyors of micro-objects. In the Smart Blocks project, we propose to design a 2D modular and self-reconfigurable robot composed of centimeter-scale sliding blocks that embed their own actuators and control electronics. This article presents a proof-of-concept of the linkage and of the traveling system as well as an algorithm able to reconfigure a set of blocks from a spatial configuration to another one. Prototype blocks have been realized using electro-permanent magnets which show a good motion speed while saving power consumption during the linkage. Our reconfiguration algorithm is implemented in a simulator software showing in real-time the reconfiguration of the robot.     

高聚物粘结炸药模拟材料动态变形破坏的实验研究

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)加载装置对高聚物粘结炸药(PBX)模拟材料进行动态拉伸和压缩加载。利用高速摄影装置记录材料动态变形破坏过程,结合数字散斑相关技术,对不同加载条件下的位移场和应变场进行了分析,对PBX模拟材料动态变形破坏现象和机理进行了分析。实验结果和理论分析基本吻合,验证了数字散斑相关方法用于PBX模拟材料动态测量的可行性。     

导电流体在水平磁场中的粘度

采用回转振荡法，在向导电流体所在空间引入水平可调永磁磁场的条件下，测量研究了导电流体--液态汞（20℃）的粘度. 结果表明，液态汞的粘度随磁场强度的增大而增加，二者呈光滑的抛物线关系. 液态汞在磁场中粘度增加的现象与磁场导致的固态导电物质的磁粘滞效应现象相似，可以用磁场对带电运动粒子的作用简单直观地解释液态汞在磁场中粘度增加的机理. 这些研究成果为研究磁场直拉硅单晶生长提供了理论依据.     

Robust Single Molecule Magnet Monolayers on Graphene and Graphite with Magnetic Hysteresis up to 28 K

The chemical functionalization of fullerene single molecule magnet Tb₂@C₈₀(CH₂Ph) enables the facile preparation of robust monolayers on graphene and highly oriented pyrolytic graphite from solution without impairing their magnetic properties. Monolayers of endohedral fullerene functionalized with pyrene exhibit magnetic bistability up to a temperature of 28 K. The use of pyrene terminated linker molecules opens the way to devise integration of spin carrying units encapsulated by fullerene cages on graphitic substrates, be it single-molecule magnets or qubit candidates.     

两种TA TB的热膨胀研究

为了优化三氨基三硝基苯（TATB）为基的混合炸药配方,研究了碳酸铵法所得细颗粒TATB（F-TATB）和氨气法所得粗颗粒TATB（L-TATB）在热循环作用下产生的膨胀。对比测试了F-TATB和L-TATB的物化性能,采用室温→－40℃→75℃→室温的高、低温度热循环试验方法,获得了两种TATB压制药柱（30 mm ×5 mm）经过热循环试验后的膨胀参数,结果表明：热循环作用下两种TATB均产生了不可逆尺寸长大且随着循环次数增加药柱尺寸趋向恒定,首次热循环试验后L-TATB的膨胀率大于F-TATB;试验还发现L-TATB的总膨胀率小于F-TATB,这表明L-TATB较F-TATB更快趋于尺寸稳定。     

苯乙烯共聚物改性TATB基PBX的抗热冲击性能

为改善TATB基高聚物粘结炸药(PBX)的抗热冲击性能,采用苯乙烯共聚物对TATB基PBX进行改性。分析了TATB基PBX及其苯乙烯共聚物改性配方的拉伸力学性能及热物理性能,并对改性前后配方的抗热冲击性能进行了比较。采用Agari串联模型对TATB基PBX及其苯乙烯共聚物改性配方的导热行为进行了模拟。结果表明,加入高玻璃化转变温度和高力学强度的苯乙烯共聚物可以明显提高TATB基PBX的拉伸强度和弹性模量,同时降低线膨胀系数和导热系数。理论预测模型和试验数据吻合良好。添加质量分数为1%的苯乙烯共聚物后,常温下TATB基PBX的抗热应力因子由10.72 W·m~(-1)提高到13.16 W·m~(-1)。随着温度升高,TATB基PBX的抗热冲击性能逐渐下降。在玻璃化温度范围转变范围(323~343 K),TATB基PBX的抗热应力因子显著降低。加入苯乙烯共聚物可以抑制323~343 K温度范围内TATB基PBX的抗热应力因子的下降程度。     

超声端点反射法检测PBX表面裂纹深度

炸药件表面裂纹对其力学性能及爆轰性能具有重要影响,能否通过加工余量去除表面裂纹,关键在于裂纹深度的准确定量。本研究基于超声波端点反射基本原理,建立了奥克托今(HMX)基高聚物黏结炸药(PBX)表面裂纹深度定量检测方法。设计制作了不同深度裂纹的模拟试块,校验了超声端点反射法裂纹深度定量精度。发现实验测量重复性好,实测深度与真实深度之间的差值小于1.0 mm。对比了含自然裂纹的炸药件超声检测和微焦点CT成像技术检测结果。其裂纹深度结果一致性好,表明端点反射法测量裂纹深度是可靠的。分析了超声检测误差来源。结果表明,超声端点反射法检测的裂纹深度与其裂纹实际深度较接近,误差在±1.0 mm之内。