运用三维离散元技术模拟落锤撞击下奥克托今颗粒的点火燃烧过程

炸药颗粒的点火燃烧过程一直是人们关注的热点问题。近年来，三维离散元技术在中尺度观测颗粒材料的动力学过程中拥有显著优势。炸药燃烧属于颗粒材料的反应动力学，运用三维离散元技术(DM3)可以有效地观测炸药燃烧传播的过程。以奥克托今(HMX)颗粒为例，本文成功模拟并观测到了HMX颗粒的燃烧反应程度，确定了颗粒开始燃烧反应的时间，以及燃烧反应传播的时间。同时，结合落锤冲击颗粒的三维图像以及其表观压强和放热功率，得到了HMX颗粒燃烧反应、燃烧传播的整个反应动力学过程，包括颗粒在冲击加载下碎化塑性变形的过程，颗粒燃烧反应放热的过程，落锤回弹颗粒喷射的过程等。同时，进一步说明了尖顶颗粒更利于颗粒点火，平顶颗粒有抑制颗粒点火的能力。     

基于冲击光谱测量的氧化铝晶体高压相变诊断技术

氧化铝晶体是一种优良的光学透明窗口材料,更是地球内部的重要组成物质.利用气炮加载结合冲击光谱测量,不仅能够获得其发光特征,并且根据光谱分布特征得到高压结构相变信息.在自主搭建的冲击光谱动态测试平台上,结合多通道辐射高温计以及ICCD瞬态光谱测试技术在40~120 GPa的压力区间,研究了c切向氧化铝晶体的辐射发光效应.在可见光波段400~700 nm区间获得了氧化铝晶体的发光光谱和辐射温度结果,证实了光谱的结构特征和表观温度值与该压力下氧化铝的结构相变存在明显的关联性.     

动态加载过程中石英玻璃诱导水的快速结晶相变

在气炮加载试验中利用弹载光源原位测试技术,观测了夹于石英玻璃之间的水在动态压缩过程中的透光特性. 通过其光透射特性研究了水的冲击相变. 实验结果发现液态水在动态冲击压缩过程中, 其压力低于2 GPa 就出现透明性变差的现象,而且水的透明性下降与石英玻璃的存在有关,是一种石英诱导水的结晶相变现象.     

在石英界面处液态水的冲击结构相变

利用轻气炮加载技术和光透射测量技术, 观测了冲击加载过程中水/石英界面处的水结构变化.实验发现,冲击条件(0.5—2 GPa, 335—375 K)下水在液相区内能够发生结构改变且起始于水/石英界面,结构改变的速率和程度与石英界面的特性有关.证实在固/液相边界一定区域内的液态水,在经历高温高压状态的变化中表现出特殊的相转变现象.同时,研究表明液态水结构转变的过程区分为明显的四个动力学阶段.     

晶格振动和热电子对疏松金属材料冲击压缩特性的贡献

 根据固体晶格的谐振子模型、热电子的自由电子气模型以及Grüneisen物态方程，仅通过简洁的代数运算分别导出晶格振动、热电子对疏松金属材料的冲击温度、冲击压强、乃至压缩体积贡献的计算公式。结果表明：晶格振动对冲击压缩体积的贡献分量计算公式与吴-经方程的推导结果在形式上具有很好的一致性，同时改进了热电子对体积贡献分量的计算公式。并论证了两个体积贡献分量表达式的合理性及其物理意义。     

多体相互作用对高压固氦状态方程的影响

采用量子化学自洽场方法及原子团簇理论对固氦晶格原子势能进行多体展开，定量确定了最近邻原子间距R在0.26—0.175nm之间，短程的两体到五体相互作用对晶体结合能及压缩特性的贡献，并对不同间距下多体展开式的截断位置进行了讨论. 结果表明：当最近邻原子间距R在0.26—0.175 nm之间取值，在具有hcp相结构的晶格中，氦原子势能的多体展开式是一收敛的交错型级数，该级数中两体项、四体项为正值，而三体项、五体项为负值. 当R在0.26—0.23 nm之间取值时, 仅保留级数中两体和三体项就能很好地描述晶格原子势能；当R在0.23—0.20 nm之间取值，多体展式需要展开到四体相互作用项；当R在0.20—0.175 nm之间取值必须再加入五体项贡献. 考虑到五体相互作用后，理论计算已能圆满地解释目前固氦等温压缩数据，其最大压力达 60GPa. 关键词： 固氦 状态方程 多体相互作用     

重水的冲击压缩性

 用二级轻气炮作为加载装置，测量了重水（D₂O）的冲击压缩线，压力范围为10~43 GPa。用轴对称式电磁感应探头测量冲击波速度，测量精度约1.2%~1.5%。用电探针测量飞片速度，其精度约0.5%。用对比法原理进行测量，标准样品材料为无氧铜。实验发现，重水的冲击波速度随粒子速度变化呈斜率不同的两段直线关系，两线连结处出现拐折。分析认为，这一现象可能由液体D₂O分子在冲击波作用下的离解过程引起。     

兆巴高压下c向蓝宝石的冲击辐射研究

采用三层夹心靶结构,利用铜箔与抛光蓝宝石之间良好的接触条件,使用辐射式高温计在1.30～1.72兆巴压力范围内观测到c向蓝宝石的强冲击辐射。在1.30和1.72兆巴的冲击压力下,得到蓝宝石在0.633μm波长处的不透明系数为1.7 cm-1和5.0 cm-1。实验显示蓝宝石的冲击辐射随着冲击压力的增加而急剧增强。     

高压下氢化锂晶体中的离子间力与结合能公式的原子分子设计

本文提出一种利用材料Hugoniot数据研究高压下离子晶体中微观离子状态及其离子间排斥作用势的新方法。对氢化锂晶体进行研究时,我们得到Li~+和H~-离子之间排斥作用势函数,结果表明文献〔1〕中提出的离子压缩效应具有客观性。     

重氢原子进入钛晶体中引起的晶体结构转变与电解重水过程中“过热”现象的关系

对重氢原子进入钯或钛晶体中可能引起常温核聚变的机理探讨与实验研究结果，已在文献［１］中作了报导。后来又对钛阴极材料，在使用前后进行了Ｘ射线结构分析。发现在电解过程中发生过“过热”现象的钛阴极材料的晶体结构由原来的密排六方结构转变为立方结构，而没有发生“过热”现象的钛阴极材料的晶体仍然保持电解前的密排六方结构