炸药安全性的火箭橇实验研究

 采用双轨火箭橇加载装置,对PBX-1炸药结构件进行了“靶打弹”撞击实验,采用PVDF计和压电石英计,测量炸药中入射压力和反应压力的变化情况;通过高速摄影和大画幅照相,观察了炸药件受撞击后发生反应的直观图像和靶、弹撞击的细节过程;利用冲击波超压传感器,测量了炸药反应后的超压曲线,并估算了其相对能量释放率。初步实验结果表明,当入射压力为0.48 GPa时,炸药发生部分爆炸,相对能量释放率约为51.8%。     

STEVEN试验中模拟材料D-90031力学响应的数值模拟

由LANL的Stenen K．Chidester和Green在20世纪90年代初设计的STEVEN试验补充了苏珊试验在安全性能考核方面的不足，更接近于武器在意外的低速撞击中受冲击的情况，被列为美国用于库存老化炸药的安全性能测试。     

钢筋混凝土靶板在弹丸冲击及爆炸载荷下响应的数值模拟

 采用HJC混凝土损伤本构模型及LS-DYNA的流固耦合算法,分别对钢筋混凝土靶板在弹丸冲击和爆炸载荷作用下的响应进行了有限元数值模拟,其中模拟参数由实验数据拟合重新获取。将模拟结果与实验结果和经验公式进行对比分析,结果表明：数值模拟再现了弹体贯穿靶板过程中的开坑、隧道及漏斗碎裂区,计算得到的弹体弹道极限及残余速度与实验数据吻合较好;此外,数值模拟也很好地再现了炸药爆炸后冲击波的传播过程以及爆炸载荷作用下混凝土的破坏情况,模拟结果与实验现象具有良好的一致性。     

弹体斜撞击单层金属薄靶的数值仿真

通过调用ABAQUS子程序引入修正的靶板J-C本构模型和修正的应力三轴度三分段式失效准则,开展了平头、卵形弹0°~60°斜撞击单层Q235钢薄靶的数值仿真计算,分析了弹体头部形状、撞击角度对靶板防护性能及失效模式的影响,同时对弹体击穿靶板后的角度偏转问题进行了分析,并提出了一个改进的角度偏转半理论模型。结果发现:平头弹在各个撞击角度下较卵形弹更容易击穿靶板;靶板的防护性能与弹体造成的靶板损伤及失效模式紧密相关,单层靶板在平头弹以同一角度分别低速和高速斜撞击后具有不同的失效模式,而在卵形弹斜撞击下失效模式相差不大;仿真与实验结果吻合较好。     

组合装药的撞击安全性与内爆威力试验研究

为了验证某组合装药的撞击安全性与内爆威力,开展了组合装药的大型落锤试验及爆炸罐内爆威力试验研究。结果表明:单一温压炸药在400 kg落锤作用下的临界落高为2.2 m,组合装药分别在2.2、2.3、2.5和2.7 m落高时均未发生爆炸反应,证明组合装药具有更好的撞击安全性;组合装药的初始冲击波超压峰值是单一温压炸药的61.9%,比冲量是单一温压炸药的99.4%,准静态压力峰值是单一温压炸药的94.5%。考虑到炸药在有限空间内爆炸的能量释放特性,将准静态压力峰值作为威力评价标准更为合适。试验结果证明组合装药的内爆威力与单一温压炸药相当。     

高速阴影纹影摄影在炸药撞击感度试验中的应用

随着现代兵器的发展,对炸药部件在生产及使用过程中安全性提出了更高的要求,为此我们建立了模拟炸药撞击的Susan感度试验。 本文简要叙述了试验的基本方法。它是将一个成型的炸药柱装填于轻型外壳的弹丸内,通过发射装置(炮)将弹丸发射出炮口,并在弹丸飞行的正前方垂直竖立一装甲钢板。弹丸着靶后,顶端外壳即发生破裂。弹丸装药对受到挤压及摩擦等因素的综合作     

带前舱物的钝头弹对金属靶的正穿甲分析

文中考虑前舱物作用导致靶板的预结构响应，对Chen＆Li考虑结构响应的剪切冲塞模型进行修正，对带前舱物的钝头弹穿甲金属靶的工程问题进行刚塑性分析。模型假设前舱物与靶板的撞击中，除部分前舱物将破碎压实并附着在刚性弹体上，撞击过程中弹体质量发生损失且最终消失掉大部分前舱物（如图1）。剪切破坏之外，模型还考虑了靶板弯曲、膜力拉伸和前舱物撞击引起的靶板预结构响应等。     

炸药枪击试验和数值模拟研究

HL-10炸药是一种以RDX为基的含铝炸药,为了研究该炸药在子弹或金属破片撞击作用下的安全性,利用12.7 mm机枪法对钢壳包覆的柱形HL-10装药进行了枪击试验,试验结果表明,炸药没有发生燃烧或爆轰现象,由此可定义该炸药的枪击感度试验反应等级为1级。建立了炸药枪击试验的计算模型和数值计算方法,对子弹撞击和穿透炸药过程进行了三维数值模拟计算,计算结果与试验结果相符,分析了子弹速度对HL-10炸药枪击感度的影响,其结果可为炸药安全性评价分析提供理论根据。为了进一步验证计算模型和方法,对美国的PBX-9404炸药的枪击作用过程进行了计算分析,结果表明,PBX-9404炸药在枪击作用下发生了完全爆轰反应,与Neff等人的试验结果相吻合。     

钛合金药型罩对纯铜及45钢靶的破甲特性

为了研究射流与靶板间的反应对其破甲性能的影响,选用钛合金药型罩分别对纯铜及45钢两种材质的靶板进行静破甲试验。研究结果表明:与钛合金反应不剧烈的纯铜靶板,静破甲试验后的破孔孔径较大,穿深较高;而与钛合金反应较为剧烈的45钢靶板,静破甲试验后的破孔孔径较小,穿深较低。对静破甲试验后纯铜靶板及45钢靶板进行了微观组织分析,研究了钛合金药型罩分别对纯铜靶板及45钢靶板的破甲特性及破甲机理,并探讨了射流与靶板间的反应对其破甲性能的影响。     

PELE侵彻金属靶破碎效应的相似分析

为了研究横向效应增强型侵彻体（penetrator with enhanced lateral effects, PELE）侵彻金属靶板破碎效应的相似规律，选取PELE的壳体破碎长度和靶后破片散布半径作为衡量PELE破碎效应的两个物理参量，基于量纲理论对PELE破碎效应问题进行相似分析，应用AUTODYN软件开展了4组相似模型数值模拟，并进行了两组相似模型验证试验。研究结果表明：通过相似理论分析，确定了PELE破碎效应满足严格的几何相似律。在800～2 000 m/s撞击速度范围内，归一化处理的壳体破碎长度和靶后破片散布半径数值模拟结果及试验结果与几何尺寸无关，仅随撞击速度的提升呈线性增长，从而证明了PELE侵彻金属靶的破碎效应满足几何相似律。     

钝感炸药配方

降低主炸药在复合炸药中的百分含量，提高惰性粘接剂的比例，可以降低炸药的感度，提高其安全性能，但由此所得的配方HL-9的爆轰性能较低；添加Al粉可以提高炸药的爆热和威力，但所得配方HL-10的爆速及安全性能有所降低；通过在HL-10配方中添加交联剂、键和剂等功能助剂改善了炸药颗粒与粘结剂体系的相互作用，可以得到炸药力学性能更好的配方HL-10-M配方，但是其感度相对较高；HL-10-M中继续添加钝感剂后所得配方HL-10-L的安全性能相对于HL-10-M的安全性有了一定的改善，但安全性能有待于进一步提高。因此在保持较好的爆轰性能的基础上，如何有效地对现有的含铝炸药降感成为本课题研究的重点和难点。     

以推进剂为燃料对炸药的快速烤燃试验

比较大型的导弹，在发射初期中，其火箭发动机有出现意外燃烧和爆炸事故的可能，这将会在导弹及其发射阵地周围形成火灾，对导弹战斗部炸药装药形成高温的烤燃环境，如果炸药被烤燃或被烤爆，将会造成较大的破坏。因此，研究高能炸药在高温作用下引爆的条件和规律，对于深入认识炸药起爆机理，安全使用炸药，提高武器系统的安全性和适应性具有重要的意义。     

以HNS炸药为装药的冲击片雷管

冲击片雷管主要由炸药装药、飞片加速膛、飞片、爆炸箔、反射片(基板)以及连接件等组成。冲击片雷管作为起爆器具有如下特点：高安全性和高可靠性；环境适应性好；瞬时陛和同步性好等。由于冲击片雷管所具有的安全陛和可靠性，其研究工作在国内外受到极大的重视。目前我国还没有一种符合直列式要求的雷管，所以，此项研究有助于提高我国常规战斗部的安全水平。     

钝感弹药配方研究

主要考察各类交联剂、偶联剂、钝感剂对炸药配方的爆轰性能、安全性能及力学性能等的影响，初步确定了其使用种类、用量及用法。将选择好的助剂加入到同一炸药配，按热固工艺制成炸药试件，将试件横断面经电镜扫描测试，     

爆炸冲击波作用下预制孔靶板塑性变形规律的研究

利用非线性动力学软件AUTODYN,对爆炸冲击波作用下无孔及预制孔靶板的塑性变形进行了数值模拟,获得了不同孔数、孔径情况下靶板中心点挠度的变化规律;设计了模型实验,其结果与数值结果符合较好;并以爆炸冲击波作用下无孔靶板中心点挠度计算公式和数值计算结果为基础,通过拟合给出了预制孔靶板中心点挠度与孔密度、孔径之间的函数关系,该关系可为有孔平板目标的毁伤评估及破片、冲击波对平板目标联合毁伤研究提供参考。     

复板静载弯曲挠度对爆炸焊接参数的影响

 爆炸焊接是利用炸药爆轰压力工作的固态焊接技术,广泛应用于制造层状金属复合材料。但对薄复板施焊安装过程中,薄板在自重及炸药重量作用下将发生弯曲。基于弹性力学薄板理论,得出了复板受均布载荷作用下产生的挠度及转角表达式;又通过分析爆炸焊接过程中的基、复板的运动参数,结合再入射流形成的声速限条件、流动限条件,推导出爆炸焊接时射流形成的预置角范围;最后将两者结合推导出在给定复板材料及长、宽的条件下,成功施焊所要求的复板最小厚度。     

舰船水下接触爆炸数值研究

计及船体外板的材料强度,基于SPH算法建立水下接触爆炸数值模型,提出混合密度、广义光滑长度等解决数值模拟中计算崩溃的问题,对舰船的水下接触爆炸进行数值模拟,计算结果和冲击波基本理论及接触爆炸试验吻合良好.结果表明,接触爆炸时钢结构会产生圆形冲塞破口,其破口大小和炸药的厚度接近,当板与炸药的正则化厚度达1.8时,板仅会发生较大的塑性变形而不会冲塞破坏.并得到钢的反射系数约为1.2,及接触爆炸钢板的近似变形公式.     

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。     

爆炸冲击波在仿桥梁结构内传播的数值模拟

桥梁作为交通枢纽中的重要关卡,受到强冲击载荷作用后的毁伤效果一直是国内外关注的热点问题。炸药爆炸是对其进行毁伤的最为有效的手段之一,研究爆炸冲击波在桥梁结构中的传播规律对桥梁结构抗爆设计和爆炸事故救援具有至关重要的作用。为此,搭建了桥梁的局部结构并进行爆炸毁伤实验,为数值模拟研究提供数据参考。采用自主开发的三维爆炸与冲击问题仿真软件EXPLOSION-3D对仿桥梁结构的爆炸冲击波传播问题进行了数值模拟研究。将数值模拟结果与实验结果进行对比,验证了数值算法的有效性;进一步通过对比不同位置处的压力时程曲线来分析爆炸冲击波在仿桥梁结构中的传播规律,并分析了炸药在不同位置处爆炸和不同当量炸药爆炸对桥梁结构毁伤的影响规律。基于数值仿真结果,得到了给定工况下炸药对仿桥梁结构内的人体和车辆的毁伤程度。最后,通过对比分析不同工况的数值模拟结果,从仿真的角度给出了安全预防建议。     

JB-9014等静压成型件的力学及热性能

炸药件的等静压成型工艺作为一种较新的压装成型装药技术，由于在压制过程中受力均匀、颗粒的空间排列也较为紧凑合理，因此成型的炸药件整体密度高、密度均匀性好、各种热性能及力学性能可以保持较好的各向同性且性能较好。