未反应炸药JOB-9003的JWL状态方程

采用火炮加载技术对JOB-9003炸药进行一维平面冲击实验,利用组合式电磁粒子速度计记录了不同位置的粒子速度变化历程,获得了炸药的冲击Hugoniot线。利用实测的冲击Hugoniot线,对三项式状态方程进行标定,确定了JOB-9003炸药的JWL状态方程参数。     

贮存环境下炸药含水量及释放物研究

首先研究了室温下贮存一年的JOB-9003造型粉的释出气体，利用DB-5色谱柱检测出了乙酸、苯甲醛及TNT等物质。利用CP-porabond Q柱对JOB-9003造型粉和小药柱老化释出气体的研究则检测到了乙醇，丙酮，丙烯腈，乙酯，乙酸乙酯，苯，甲苯、2-氯代丙腈等物质。从检测结果可以看出，JOB-9003小药柱贮存后释出气体种类与造型粉类似，除了JOB-9003各组分生产及JOB-9003造粒过程中使用的溶剂，HMX合成时残留的乙酸，还检测到老化过程生成的2-氯代丙腈。     

JOB-9003、JB-9014炸药老化规律

采用加速老化试验对JOB-9003、JB一9014炸药进行温湿度应力加载，试验条件分别为45，55，75℃以及45℃，65％RH，贮存时间达15个月，每3个月取样进行分析。采用凝胶渗透色谱法、X-射线光电子能谱、高效液相色谱、示差扫描量热计等分析手段，对高聚物分子量、主炸药成分、表面元素及结构、高聚物结晶度进行了测试，以此作为PBX炸药的老化特征量进行监测，获得了炸药在不同温湿度条件下的变化趋势。结果如下：     

未反应JOB-9003炸药冲击Hugoniot关系测试

 利用“粒子速度对比法”实验技术,通过电磁粒子速度计测量了PMMA飞片同时撞击PMMA样品与待测炸药样品界面的粒子速度u₁和u₂,获得了未反应JOB-9003炸药的冲击Hugoniot关系;利用叠加原理和疏松材料冲击绝热线的计算方法,对未反应炸药的冲击绝热线进行了计算。计算结果与实验数据符合较好。     

等静压、模压JOB-9003炸药件力学性能各向同异性

高聚物黏结炸药部件是通过不同成型工艺将造型粉压制成形再加工而成的。炸药的压制成形已有模压、半软半硬等静压到全软模等静压等不同成型工艺。在使用这些炸药部件以及对这些炸药部件进行力学性能分析时，一般均假定其力学性能是各向同性的，但尚未进行过试验研究。本文在这些不同工艺成形的JOB-9003炸药部件上取样测试，以不同方向取样的拉伸和压缩强度随温度变化曲线之间的差异比较不同工艺间力学性能的各向同异性，不同取样方向的拉伸和压缩强度随温度变化曲线如图1-2所示。     

不同湿度下的炸药吸水性研究

选取JOB-9003炸药及及其主成分奥克托金炸药作为研究对象，模拟其在加工、贮存等过程中的湿度条件，进行不同时间的贮存试验，并相应监测各炸药的水分变化情况(水分的测定采用库仑滴定法，通过Stromboli卡氏炉样品转换器，将装有已知重量试样的密封样品瓶自动推人加热炉中恒温加热，样品中逸出的水分由干燥的惰性气体载入电解池中，自动进行电解反应，由电解电量计算出被测物质中的水分含量)，以获得有关炸药吸水量的变化规律，为进一步研究有关炸药在贮存过程中可能释放的水分量提供试验数据。     

二次压缩条件下JOB-9003炸药特性研究

采用火炮加载技术对HMX基JOB-9003炸药进行一维平面冲击实验。实验使用的飞片由蓝宝石和Kel-F黏合而成,撞击炸药后,先后传入两道不同压力的冲击波。通过组合式电磁粒子速度计测量撞击界面和炸药内部不同深度处的粒子速度,得到粒子速度-时间图。根据粒子速度-时间图,计算出撞击界面粒子速度和冲击波传播速度,进一步获得炸药雨贡纽关系。根据炸药雨贡纽关系,并对比已有实验数据,通过Pop图说明炸药在二次压缩下的"钝化"特性。     

材料断裂性能与试件裂纹长度的相关性

炸药材料、炸药代用材料以及40Cr金属材料的裂纹试件为含边裂纹的3点弯曲试件。对于炸药及其代用材料，先用—个情制的锯条在试件中制作缺口，然后将—个非常薄的刀片压入缺口根部，在刀片压入过程中，在其前端发生缓慢的裂纹扩展，从而制作出裂纹试件。而金属材料则先用钼丝切割制作缺口，然后通过疲劳试验机制作尖锐裂纹。     

HMX晶体热致相变对损伤的影响

HMX基PBX炸药混合体系中炸药晶体在发生高温熔化和分解反应之前，会率先发生非均匀热膨胀和固相晶型转变，使材料的力学性能和安全性能发生突变。为探究HMX晶体的热致相变对材料内部损伤演化的影响机制，发展了考虑HMX晶体热膨胀和相变等变形机制的热力耦合晶体本构模型，从力学角度揭示了黏结剂包覆HMX晶体相变对体积变形、应力状态以及裂纹成核演化过程的影响机理，量化分析了升温速率对材料相变和裂纹损伤状态的影响规律。结果表明：随着加载温度升高，HMX晶体的热膨胀和β→δ相变导致体积增大，晶体内部形成拉伸应力状态，同时晶体与黏结剂相互挤压形成的局部压剪作用使晶体内部出现裂纹成核和扩展现象。相变温度附近HMX晶体内部裂纹成核和扩展数量显著增加，晶体内部发生不可逆损伤。外界升温速率对晶体内部裂纹形核扩展与损伤造成显著影响，较高的升温速率会加大晶体损伤程度，增加炸药内潜在热点源及意外点火风险。     

HMX晶体高温相变及裂纹对点火的影响

炸药晶体的相结构、相变过程以及相变引起的微结构变化对炸药性能有重要影响。为研究HMX晶体的高温相变及其引起的裂纹对点火的影响,开展了HMX晶体的原位高温拉曼光谱、X射线衍射实验以及落锤实验。通过拉曼光谱和X射线衍射谱识别出不同温度加载和后处理方法对HMX晶体相结构和微结构的影响。制备了3类含有不同相结构和裂纹的HMX样品,实现了相结构和裂纹对点火影响的解耦。落锤实验结果显示,对于3类HMX晶体,按照敏感度由高到低排序依次为含裂纹的β-δ混相、含裂纹的β相、无裂纹的β相。最后,分析了高温相变和裂纹提高HMX晶体感度的原因。     

PBX炸药含各向异性损伤的黏弹性统计微裂纹本构模型初步研究

建立含损伤本构模型是研究炸药动态力学响应规律的基础。基于PBX炸药材料的宏观黏弹性特征和细观上微裂纹面的方向性,建立了含各向异性损伤的黏弹性统计微裂纹(Aniso-Visco SCRAM)本构模型,简化后得到单轴应力加载下的本构方程。利用数值计算程序,以PBX9501为例,分析了微裂纹扩展的各向异性、PBX炸药破坏强度及临界应变的拉压异性和应变率相关性,考察了微裂纹数密度、初始微裂纹尺寸、微裂纹面摩擦系数及断裂表面能4个主要参数的敏感性及影响规律。结果表明,它们对微裂纹的扩展演化有较大影响,进而导致材料表现出不同的力学响应。     

炸药材料老化放出微量气体测试技术

从炸药、高分子黏结剂和一些结构支撑材料入手，采用固相微萃取和气相色谱．质谱等气体富集采集和分析测试技术研究了炸药及相关材料老化放出的微量气体组成和变化。一方面建立炸药相关材料及部件老化过程释放的微量以至痕量气体的富集采集和定性定量测试方法，同时初步探讨材料释气原因，分析材料的老化降解和机理。     

炸药柱超声C-扫描成像检测

药柱传统的手动A型扫描探伤方法存在，检测过程的稳定性以及检测结果的准确性、可靠性较低，检测结果不够直观等不足之处。为了解决这些问题，对超声C-扫描成像检测技术的系统条件、技术参数、缺陷大小的系统标定等开展了研究，确定了炸药柱水浸式超声C-扫描成像检测条件，并对利用手动A型超探仪探伤有缺陷（包括分层类和疏松）的PBX-9003和TNT药柱进行了C-扫描成像检测。     

一种高分子粘结炸药代用材料的微观结构及损伤演化的研究

 利用扫描电子显微镜及加载系统，观察测定了一种代号为D-90033的高分子炸药替代品的微观结构及压缩性能。电镜下观察到该材料的两种主要组分，一种呈粒状结构，另一种是片层结构。同时还观察到在单向压缩荷载作用下该材料的主要损伤与破坏机制是沿两相边界产生并扩展的纵向裂纹。     

THz光谱技术在炸药及其相关材料检测中的应用进展

太赫兹（THz）光谱技术近年来在航空航天、生命科学、安全检测等领域的应用进展迅速.由于许多炸药及其相关材料在THz波段具有特征吸收，许多非金属、非极性材料对THz波是透明的。且THz波具有低能性，THz光谱技术在安检中具有巨大的应用潜力．文章介绍了国际上THz光谱技术在炸药及其相关材料研究中的现状和进展及文章作者在炸药及其相关材料THz光谱研究方面的成果，讨论了THz技术应用于安全检测领域面临的挑战.     

PBX炸药动态Brazilian试验及数值模拟研究

 开展了PBX炸药的动态Brazilian试验,获得了不同加载应变率条件下的拉伸强度;通过高速摄影,获得了PBX炸药试样表面裂纹的产生发展过程;采用数字散斑相关方法,获得了试样出现裂纹前的应变场分布。利用离散元方法,开展了考虑PBX炸药细观结构的动态Brazilian数值模拟,获得了损伤演化发展、并形成裂纹的全过程,模拟结果能初步再现PBX炸药的损伤破坏过程。     

用原位漫反射红外光谱研究升温速率对HMX炸药热分解过程的影响

传统研究材料热稳定性的方法包括热失重（TG）（热介电法、热电阻）、真空安定性（VST）、差热分析（DTA）、差示扫描量热法（DSC）等。其中，TG是测量炸药重量变化与温度的函数关系，ST是测量真空状态下炸药热分解所产生的气体量，DTA和DSC是测量炸药在不同温度下，由于发生相变所表现出的变化（吸热或放热）。以上这些方法得到的是炸药热性质的宏观信息，而无法反映炸药在不同温度下的微观化学变化。原位红外光谱法是一种新兴的动态研究方法。该方法结合ir原位实时监控和红外光谱精确分析物质化学结构的优点，通过实时跟踪材料在不同温度下的化学变化，测定材料的微观结构与温度的关系。     

爆电电源炸药网络装药性能

爆电电源所用的炸药网络元件同普通的挠性炸药网络元件相比，具有装药面积大、药层薄、易裂纹脱落、装药精度难以控制的特点。而爆电电源网络板的装药精度对系统的起爆同步性和延迟时间控制起关键作用，直接影响到整个系统工作的可靠性。本项目主要针对爆电电源用炸药网络板装药进行研究。主炸药为太安，黏结剂为L7525硅橡胶。     

PBX代用材料动态力学行为和微观结构的实验研究

 研究了固体炸药PBX代用材料D-90031的微观结构、压制过程中产生的原生缺陷形态，以及动态力学行为和破坏特征。采用数字图像分析技术、纳米力学测试系统，以及分离式霍普金森压杆（SHPB）实验和落锤冲击技术，获得了微观结构特点、各组分的硬度和弹性模量、动态性能，以及碎片的尺寸分布规律和材料的破坏形式。研究发现，晶粒的形态随外载的作用而改变，晶粒沿垂直加载方向伸长，材料的碎块尺寸满足一定的规律。研究结果对于深入认识固体炸药的性能与微观结构的关系具有一定的指导意义。     

脆性材料动态断裂的介观格子模型

岩石、陶瓷、玻璃、固体炸药等脆性材料在爆炸与冲击施加的强动载荷作用下易发生迅速的裂纹扩展和灾难性的断裂破碎,造成材料、器件、装置的功能失效和事故危害。理解脆性断裂过程中介观裂纹网络演化与宏观动态响应的关联是提升脆性材料可靠性和安全性的关键,但同时也是计算建模与数值模拟研究面临的难点。为了解决爆炸与冲击加载下脆性材料中裂纹网络随机萌生、裂纹面挤压摩擦、大量裂纹交错扩展等复杂过程带来的算法困难,一种无网格/粒子方法——"格子模型"得到了持续的关注和长足的发展。本文综述了格子模型的原理和方法,介绍了运用格子模型开展脆性断裂研究的代表性成果,分析了格子模型存在的不足与改进的方向。