高温下带金属壳PBX炸药低速撞击敏感性数值模拟

炸药撞击感度和热安全性是评价炸药安全性能的重要指标。为了对高温下炸药撞击敏感性变化规律进行可靠预测，本文中通过数值模拟，研究不同预加热温度下带壳PBX炸药装药在小弹丸低速撞击下的热力学响应，得到炸药点火前至点火阶段局部高温区的位置、形态、温度和应变随时间在炸药中分布的变化。结果显示，炸药发生点火的撞击阈值速度与烤燃温度的关系并非单一随温度升高而降低，而是在加热至348.15 K时达到最高；根据温度和应力应变云图分析可得，随着烤燃温度的提高，炸药强度下降，PBX炸药装药局部高温区快速升温的主导因素由局部剪切变为压缩。热软化对炸药的撞击敏感性起重要作用。     

燃烧向爆炸转变(DDT)抑制剂对于塑料粘结黑索今撞击感度的影响

塑料粘结炸药（PBX）的机械撞击感度远低于单纯炸药,这因为塑料包覆层改进了炸药晶体表面性质。本工作研究了含有燃烧向爆炸转变（DDT）抑制剂-三苯甲醇（TPC）对于黑索今（RDX）的机械感度影响,发现含TPC的RDX撞击感度低于不含TPC的。塑料粘结剂改进,并降低在撞击时热点产生的概率（P4）,而TPC则降低热点传播的概率（P2）。可以预期含有TPC类型化合物的PBX机械感度可能会大幅度地降低。     

非均质结构PBX炸药的动态压缩过程模拟

采用离散元方法,构建了考虑PBX炸药晶体颗粒与黏结剂非均匀性的计算模型,通过在炸药试样两端采用相向飞片加载、将原SHPB实验的应力边界替代为速度边界的方法,开展了PBX炸药的动态压缩数值模拟研究,再现了考虑PBX炸药非均质特性的SHPB实验过程,获得了不同加-卸载路径下炸药应力应变曲线以及相应的损伤破坏图像。模拟结果表明:在动态压缩过程中,虽然PBX炸药处于整体应力平衡,由于PBX高度非均质性,内部应力分布并不均匀,晶体间应力以应力桥形式传递;应力曲线为试样整体平均,试样内局部所受真实应力可能高于曲线峰值应力;出现卸载回滞曲线的试样发生局部损伤破坏,而完全软化曲线的试样发生整体失稳破坏。     

孔隙度对PBX炸药冲击起爆影响的实验研究

为了研究孔隙度(装药密度)对PBX炸药冲击起爆爆轰成长的影响，采用炸药冲击起爆锰铜压阻一维拉格朗日实验测试系统，测量了不同孔隙度的PBXC03炸药(HMX的质量分数为87%，TATB的质量分数为7%，黏结剂的质量分数为6%)冲击起爆过程不同拉格朗日位置的压力-时间历史。结果显示:在本文装药范围和加载条件下，孔隙度对PBX炸药冲击起爆爆轰过程的影响不单调，中等密度的炸药冲击起爆和爆轰成长最快，这是热点点火过程与燃烧反应过程共同作用的结果。     

亚微米炸药的感度选择性

采用亚微米粉体炸药 (0 .1～ 1 m )与普通粉体炸药 (1 0 m )进行了落锤撞击感度和冲击片 (高压短脉冲 )起爆感度对比试验 ,发现亚微米粉体炸药有在常见环境力 (一般的撞击、摩擦 )条件下比较安全 ,而在特定激励 (冲击片 )作用下起爆可靠性提高的感度选择性特点 ,并从理论上对上述特性进行了探讨。研究表明 ,亚微米粉体炸药具有非常好的应用前景。     

多组分PBX炸药细观结构冲击点火数值模拟

建立了炸药颗粒自由堆积三维计算模型,考虑了炸药颗粒尺寸和位置的随机分布、粘结剂对炸药颗粒的包覆和不同组分炸药颗粒间的级配;采用非线性有限元方法,对炸药颗粒由自由堆积到密实装药的压药过程进行模拟,构建了PBX炸药细观结构模型;对多元PBX炸药（HMX+TATB+Estane）细观结构冲击点火过程进行了计算,考虑冲击作用下炸药内部热力耦合作用和自热反应,计算不同组分比例混合炸药的冲击点火性能,分析了炸药组分对冲击点火的影响。研究表明TATB含量增加,混合炸药冲击感度降低。     

PBX炸药本构关系的实验研究

在SHPB装置上开展了某典型PBX炸药的单轴压缩、间接拉伸实验。利用入射波整形技术,结合 半导体应变片和石英晶体联合测试的方法,实现了PBX炸药的应力平衡和恒应变率加载,得到了不同应变率 下某PBX炸药的压缩应力应变曲线,初步建立了该炸药的修正Sargin唯象模型;开展了3种PBX炸药的动 态巴西实验,通过高速摄影获得了炸药的破坏过程,结合数字相关技术,获得了试样裂纹附近的应变场分布, 初步建立了描述3种炸药动态拉伸行为的修正Johnson-Cook模型。模型曲线与实验结果符合较好。     

粒度对HMX撞击感度的影响

采用12型工具法对炸药粒度与HMX(Cyclotetramethylenetetranitramine,奥克托今)撞击感度的关系进行了研究,并对撞击起爆机理进行了分析和探讨。结果表明:HMX炸药粒度对撞击感度有显著影响,且随着炸药粒度的增大,其撞击感度呈增大趋势。点火阶段对撞击起爆过程起决定性作用,影响点火阶段的因素就是决定其撞击感度高低的关键因素。晶体内部的活性中心是炸药受撞击时的起爆点,而且大晶粒炸药中更易形成优先点火的活性中心。     

PBX炸药的拉伸断裂损伤分析

采用巴西实验作为间接拉伸加载手段,研究了某PBX(polymer-bonded explosive)炸药试样拉伸作用下的断裂损伤特性.发展了PBX炸药的光学制备技术,获得了试样在光学显微镜下的细观表面形貌和断裂损伤形貌,结合高速摄影和数字相关分析技术获得了试样的形变和破坏过程.实验结果表明该PBX炸药的静态拉伸强度低于...     

HMX基多组分PBX结构和性能的模拟研究

用分子动力学(MD)方法，对HMX基含少量TATB、F2311(粘结剂)和石蜡(钝感剂)的4组分PBX的结构和性能进行模拟研究。为细致考察各组分对主体炸药的作用，对2组分体系(HMX/TATB, HMX/F2311和HMX/石蜡)也进行类似的MD模拟。为深入揭示钝感机理和钝感剂的作用，还对HMX和石蜡超分子体系的相互作用进行量子化学第一性原理DFT计算。此外，对纯HMX及以它为基的多组分PBX的爆热和爆速进行了理论估算。结果表明，各PBX的弹性较纯HMX的有所改善，以粘结剂组分对主体炸药的力学性能影响最大。各组分的加入均或多或少地降低主体炸药的爆热和爆速。钝感剂与HMX的相互作用很弱，PBX的钝感性不是由电子结构因素所造成。多组分PBX的理论配方设计需综合考虑各种复杂因素。     

JBO-9021炸药的冲击起爆Pop关系

采用激光干涉测速技术和高速扫描相机,对新型钝感高能炸药JBO-9021（TATB、HMX和黏结剂的质量分数分别为80%、15%和5%）的冲击起爆Pop关系进行了研究。通过激光干涉测速技术获得了JBO-9021炸药冲击起爆过程中不同光纤探针处（即不同冲击波位置）的粒子起跳瞬时速度,结合未反应炸药的雨贡纽曲线,获得了粒子起跳点的冲击波压力;通过高速扫描相机获得冲击到爆轰距离,结合光纤探针所处位置,得到不同压力下JBO-9021炸药的冲击到爆轰距离,进而拟合出反映JBO-9021炸药冲击起爆性能的Pop关系曲线。结果显示,相对于TATB基PBX9502炸药和HMX基PBX9501炸药,JBO-9021炸药的冲击起爆性能更加优异。     

RDX基铝纤维炸药空中爆炸性能

将铝纤维炸药与传统铝粉炸药和RDX炸药进行空中爆炸实验并得到压力时程曲线,经过分析计算得到3种炸药的压力峰值、二次击波、正相持续时间以及冲量。结果表明:铝纤维炸药的压力峰值相对于RDX没有明显提高,但其压力时程曲线衰减速度慢于RDX的,使铝纤维炸药的正相持续时间大于RDX,铝纤维炸药的冲击波冲量相对于RDX的平均提高了18%,与铝粉炸药的相当。铝纤维炸药的二次击波超压幅值与到达时间与铝粉炸药的接近,而铝纤维炸药的二次击波到达时间早于RDX,说明二次击波的超压幅值与到达时间与炸药类型有关。     

关于梯黑(35/65)炸药体胀规律的研究

本文依据有壳梯黑(35/65)装药部件的贮存检测数据,应用统计回归分析,拟合出该装药的密度下降规律,以及年均体膨胀率,发现该装药在贮存过程中的体积长大确是一个不容忽视的问题,特别是当具有坚固外壳时,这种体胀率会转化成内应力,所以必须给予充分的重视。     

凝聚炸药的短脉冲冲击起爆

本文介绍了利用电炮研究两种凝聚炸药（TNT/RDX=35/65和PBH-9）的短脉冲冲击起爆的实验结果。炸药样品为直径20mm,长度分别为3.0、5.0、10.0mm的圆柱及楔形药块。在所研究的实验条件下,当药柱长度大于5.0mm时,两种炸药的起爆判据可用p?=常数描述。当药柱长度小于3.0mm时,撞击飞片的阈值速度明显增加。我们还观测了飞片直径对起爆阈值速度的影响,用楔形药块观测了不同加载条件下的到爆轰时间和距离。     

炸药粒度对爆轰合成超细金刚石得率的影响

为了进一步提高炸药爆轰合成超细金刚石(UltrafineDiamond,简称UFD)的得率,对RDX/TNT混合装药中RDX粒度对爆轰合成超细金刚石的影响进行了研究。实验结果表明RDX粒径对超细金刚石的得率有明显的影响,随着RDX粒径的增大UFD的得率随之提高;当使用同一粒径RDX时,改变RDX/TNT混合装药的组分配比,在一定程度上也提高了UFD的得率。并对制备的UFD进行了特性表征。     

用水下卡片间隙试验法测定炸药冲击波感度

将炸药的水下爆炸能量测试方法与冲击波感度测试方法（小隔板法）相结合,研究了一种测试炸药冲击波感度的方法水下卡片间隙试验法,并用该方法得到了6种炸药冲击波感度的相对排序（从高到低）:炸药泰安、黑索金、8701、钝化黑索金、梯恩梯、膨化硝酸铵的冲击波感度依次降低,该试验结果与文献值、传统隔板试验结果一致,表明水下卡片间隙试验法的测试结果是可信的,水下卡片间隙试验法用于测定炸药冲击波感度是可行的,在一定程度上可代替传统的隔板试验法,此方法还可用于研究炸药装药密度对其冲击波感度的影响。     

一种高能材料对RDX能量输出影响的实验研究

为了提高RDX能量输出,将一种高能材料加入RDX中,得到一种新型复合炸药。本文通过水中爆炸和空中爆炸试验,研究了高能材料对RDX能量输出性能的影响,结果表明：含20％（质量含量）XHM的RDX冲击波比能提高为纯RDX的1．1倍,能量输出为RDX的1．3倍;在空中爆炸,含20％（质量含量）XHM的RDX将能量输出提高为纯RDX的1．4倍。     

The Mori–Tanaka method for composite materials with nonlinear interface debonding

We have used the Mori–Tanaka method to study the effect of nonlinear interface debonding on the constitutive behavior of composite material with high particle volume fraction. The interface debonding is characterized by a nonlinear cohesive law determined from the fracture test of the high explosive PBX 9501. Using the example of the composite material with spherical particles subject to hydrostatic tension, we show that the particle size has an important effect on the behavior of the composite material, namely hardening for small particles and softening for large particles. The critical particle size that separates the hardening and softening behavior of the composite material is determined. For the composite material with large particles, the particle/matrix interface may undergo catastrophic debonding, i.e., sudden, dynamic debonding even under static load. The energy release during catastrophic debonding can be very large, thus may trigger the reaction or detonation of high explosives. For the high explosive PBX 9501, the energy release due to catastrophic debonding of coarse (large) particles is equivalent to the free drop of the high explosive from a height of 110 m. This value become much higher, 455 m, once the debonding of fine (small) particle is accounted for.