TATB基PBX结合能的分子动力学模拟

用分子动力学（MD）方法, 模拟计算了四种氟聚合物(聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、氟橡胶（F₂₃₁₁)、氟树脂(F₂₃₁₄))与TATB(1,3,5- 三氨基- 2,4,6- 三硝基苯)晶体的相互作用. 结果发现, 四种氟聚物与TATB的结合能大小排序为PVDF>F₂₃₁₁>F₂₃₁₄>PCTFE, 各氟聚物在TATB不同晶面上的结合能大小排序为(001)>(010)>(100), 结合能主要由分子间氢键决定.     

TATB/氟聚物PBX力学性能、结合能和爆炸性能的模拟计算

Molecular dynamics （MD） method was used to simulate 1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene （TATB） coated with fluorine containing polymers. The mechanical properties and binding energies of PBXs were obtained. It was found that when the number of chain monomers of fluorine containing polymers was the same, the elasticity of TATB/F2314 was increased more greatly than others and the binding energy of TATB/F2311 was the largest among four PBXs. Detonation heat and velocity of such four PBXs were calculated according to theoretical and empirical formulas. The results show that the order of detonation heat is TATB〉TATB/PVDF〉TATB/F2311〉TATB/ F2314 〉 TATB/PCTFE while the order of detonation velocity is TATB/PVDF 〈 TATB/F2311 〈 TATB/F2314 〈 TATB/PCTFE 〈TATB.     

HTPB与Al不同晶面结合能和力学性能的分子动力学模拟

采用分子力学(MM)和分子动力学(MD)方法, 在250、300、350、400、450 K, 对固体推进剂端羟基聚丁二烯(HTPB)和铝晶胞不同晶面结构所组成的层模型在COMPASS力场下, 进行模拟计算, 求得结合能和静态力学性能(弹性系数、模量和泊松比). 模拟结果表明, 在400 K时HTPB与Al(011)面的结合能最大, 从综合力学性能优劣上看, 各个面从优到劣的排序为(011)>(221)>(001), HTPB与Al的结合能与力学性能具有对应关系, 结合能大的力学性能优异, 结合能小的力学性能较差.     

RDX及其衍生物高温热解的反应分子动力学模拟

本文采用ReaxFF反应分子动力学方法,研究了RDX及其衍生物晶体在高温条件下(2000、2500和3000 K)的热分解机理以及主要产物随时间的变化情况。结果表明:RDX及其衍生物晶体热解的第一步反应均为N―NO_2键断裂生成NO_2分子,随后反应由于六元环上和侧链基团的不同导致侧链脱除或开环反应的顺序不同。在这四种单胞体系热解中,NO_2和NO分子为共同的中间产物,形成之后迅速发生次级反应并最终生成N_2。各体系热解终产物一致,均为N_2、H_2O和CO_2,其中N_2分子数最多,大于20个。由于原始分子结构和组成中C/N比、H/O比的不同,各体系热解后H_2O和CO_2分子数目相差较大。不同温度下,各单胞体系热分解生成的最大含碳团簇中C原子数均较小。在进一步超胞体系的模拟中,RDX和RDX-D2体系生成的含碳团簇中C原子数分别达到约30和16个,远高于单胞模拟,且受温度影响较大;而RDX-D1和RDX-D3单胞或超胞模拟结果相近,均未生成含碳团簇,仅存在小分子含碳碎片。因此,初始分子的结构和元素比对含碳团簇的生成有明显影响。     

HTPB与A1不同晶面结合能和力学性能的分子动力学模拟

采用分子力学（MM）和分子动力学（MD）方法,在250、300、350、400、450K,对固体推进剂端羟基聚丁二烯（HTPB）和铝晶胞不同晶面结构所组成的层模型在COMPASS力场下,进行模拟计算,求得结合能和静态力学性能（弹性系数、模量和泊松比）．模拟结果表明,在400K时HTPB与A1（011）面的结合能最大,从综合力学性能优劣上看,各个面从优到劣的排序为（011）〉（221）〉（001）,HTPB与A1的结合能与力学性能具有对应关系,结合能大的力学性能优异,结合能小的力学性能较差．     

四组分高能体系结合能和力学性能的分子动力学模拟

用分子动力学(MD)方法模拟研究了下列4种四组分高能混合体系的结合能和力学性能: 聚叠氮缩水甘油醚(GAP)/硝化甘油(NG)/1,2,4-丁三醇硝酸酯(BTTN)/二硝基偶氮氧化二呋咱(DNOAF)、GAP/ NG/ BTTN/三氢化铝(AlH₃)、聚乙二醇(PEG)/NG/BTTN/DNOAF和PEG/NG/BTTN/AlH₃. 结果表明, 在三组分粘合剂中加进DNOAF和AlH₃, 结合能均较大, 依次为45.35, 56.02, 48.75和65.96 kJ/kg, 预示体系稳定性和相容性均较好. 组分间的相互作用主要是非键力, 且含AlH₃体系的静电力更大, 其余体系以van der Waals力较大. 静态力学分析表明, 在4种混合体系中, PEG/NG/BTTN/AlH₃的拉伸模量、体模量(K)、剪切模量(G)、K/G 和柯西压(C₁₂－C₄₄)值均较大, 预示该体系的刚性、塑性和延展性均较好, 这可能与PEG的醚O和AlH₃的缺电子桥键之间存在特殊的配位键作用有关.     

硝酸酯增塑剂力学性能和界面相互作用的分子动力学模拟

运用分子动力学(MD)方法, 模拟研究了硝化甘油(NG)及其与硝化三乙二醇(TEGDN)组成的硝酸酯增塑剂的低温力学性能. 结果表明, NG/TEGDN混合体系较NG单组分体系的刚性减弱, 延展性和各向同性增强. 结合能计算和径向分布函数分析揭示了混合型硝酸酯增塑剂组分之间的相互作用及其本质.     

分子动力学模拟浓度和温度对TATB/PCTFE PBX力学性能的影响

为探讨高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosive, PBX)的力学性能随温度和高聚物浓度而变化的规律, 用分子动力学(MD)方法和compass力场, 对著名高能炸药1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)与常用高聚物粘结剂聚三氟氯乙烯(PCTFE)所构成的TATB/PCTFE PBX进行模拟计算. 结果表明, 在一定范围内, 随高聚物浓度的增加, PBX的弹性系数和模量减小, 表明其刚性减小、弹性增加; 而随温度的升高, PBX的刚性减小、弹性增强. 还发现PBX的结合能随浓度增高而增大, 随温度升高而减小.     

RDX基PBX的模型、结构、能量及其与感度关系的分子动力学研究

以RDX（环三亚甲基三硝胺）为基、PS（聚苯乙烯）为粘结剂构成PBX（高聚物粘结炸药）的MD（分子动力学）模拟初始模型.比较分别以1根46链节和2根23链节PS置于RDX（001）晶面上的两种（PBX1和PBX2）模型下的MD模拟结果,发现二者的结构、相互作用能和力学性能均很接近.取PBX2进行5种温度（195,245,295,345和395 K）下的NPT系综、MD模拟系统研究,发现随温度依次升高,各体系中RDX引发键N NO2键的最大键长（Lmax）递增,N–N键连的N与N之间的双原子作用能（EN-N）和内聚能密度（CED）递减,与感度随温度升高而增大的实验事实相一致.综合已有工作,对高能复合材料（如PBX和固体推进剂等）的感度理论研究,建议关注其中易爆燃组分在外界刺激下的结构和能量变化,其引发键Lmax和作为引发键强度度量的双原子作用能（如EN-N）,可作为热和撞击感度相对大小的理论判据.     

TATB/氟聚物PBX沿不同晶面力学性能的分子动力学模拟

用分子动力学(MD)方法, 模拟计算了著名钝感炸药TATB(1, 3, 5-三氨基-2, 4, 6-三硝基苯)与四种氟聚合物[聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、氟橡胶(F₂₃₁₁)、氟树脂(F₂₃₁₄)]构成的高聚物粘结炸药(PBX)的力学性能. 结果表明, 在TATB中添加少量氟聚物能有效改善其力学性能; 沿TATB不同晶面与氟聚物“粘结”, 构成PBX的力学性能有所不同, 改善力学性能的整体效应为(010)≈(100)>(001).     

RDX/AMMO推进剂的分子动力学

Molecular dynamics simulations have been performed to investigate well-known ener-getic material cyclotrimethylene trinitramine (RDX) crystal, 3-azidomethyl-3-methyloxetane (AMMO) and RDX/AMMO propellant. The results show that the binding energies on differ-ent crystalline surface of RDX changes in the order of (010)>(100)>(001). The interactions between RDX and AMMO have been analyzed by means of pair correlation functions. The mechanical properties of RDX/AMMO propellant, i.e. elastic coefficients, modulus, Cauchypressure, and Poisson's ratio, etc., have been obtained. It is found that mechanical properties are effectively improved by adding some amounts of AMMO polymers, and the overall effect of AMMO on three crystalline surfaces of RDX changes in the order of (100)>(010)>(001). The energetic properties of RDX/AMMO propellant have also been calculated and the results show that compared with the pure RDX crystal, the standard theoretical specific impulse of RDX/AMMO propellant decrease, but they are still superior to those of double base propellant.     

TATB/聚三氟氯乙烯复合材料力学性能的MD模拟

Molecular dynamics（MD）was performed to simulate and calculate the combination energy and static mechanical properties（i. e. elastic coefficient,modulus and poisson's ratio）of composite material,1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene coated with polychlorotrifluoethylene（TATB / PCTFE）. It is found that the intermolecular interaction especially H-bond is quite strong. The results show that the elastic properties of Fluorine-Polymer Bonded Explosive（PBX）have changed much compared to those of pure TATB. Its tensile modulus,bulk modulus and shear modulus are reduced evidently. The rigidity of PBX is lowered while the elasticity is increased,which manifests the mechanical property of PBX is improved greatly.     

适用于TATB,RDX,HMX含能材料的全原子力场的建立与验证

报道一个适用于三种常见的含能材料分子三硝基三氨基苯(TATB),环三亚甲基三硝胺(RDX),环四亚甲基四硝胺(HMX)的全原子力场.力场采用广泛使用的力场函数形式,其中键参数通过拟合量子化学密度泛函计算的数据获得,电荷参数和范德华参数通过拟合相应的分子晶体的物理性质(密度和升华焓)优化得到.通过计算分子和分子晶体的性质显示该力场可以用来准确地预测分子结构、分子振动频率和分子晶体的晶胞参数、密度和升华焓.进一步的验证显示该力场可用来较为准确地预测分子晶体的状态方程和机械模量.     

TATB基PBX结合能和力学性能的理论研究

以SCF-MO-AM1方法和MM-COMPASS力场, 对TATB (1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯)与系列高聚物组成的PBX(高聚物粘结炸药)尺寸匹配原子簇, 分别进行全优化几何构型计算, 发现两种方法求得的结合能存在良好的线性关系. 对TATB (3×3×4)超晶胞及其与系列氟聚物组成的双组分PBX, 实施COMPASS力场下的分子动力学(MD)周期性模拟计算, 首次求得其弹性系数、模量和泊松比, 发现添加少量高聚物即能有效改善炸药的力学性能.     

HTPB/增塑剂玻璃化转变温度及力学性能的分子动力学模拟

为了预测高分子粘结剂端羟基聚丁二烯(HTPB)与增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)、硝化甘油(NG)的相容性及HTPB/增塑剂共混物的玻璃化转变温度(Tg)和力学性能,在COMPASS力场条件下采用分子动力学(MD)模拟方法对相容体系(HTPB-DOS)和不相容体系(HTPB-NG)进行了研究.结果表明,通过比较溶度参数差值(Δδ)的大小可以预测HTPB与增塑剂的相容性,即HTPB与DOS属于相容体系,而HTPB与NG不相容.通过温度-比容曲线可以得到HTPB、HTPB/DOS与HTPB/NG的Tg分别为197.54,176.30和200.03K.力学性能分析结果表明,添加DOS增塑剂后使HTPB的弹性模量(E),体积模量(K)和剪切模量(G)下降,材料刚性减弱,柔性增强,力学性能得到改善.本模拟方法可以作为预测聚合物/增塑剂共混物性能的有利工具,也可以为固体推进剂和高聚物粘结炸药的配方设计提供理论指导.     

Mechanical Properties of Interlocked-ring Polymers: A Molecular Dynamics Simulation Study

Interlocked-ring polymers, also known as polycatenanes, possess an interesting molecular architecture. These polymers are composed of many interlocked rings in a linear chain. The topological constrain between neighboring rings distinguishes the interlockedring polymer from its linear counterpart. Here we present extensive molecular dynamic simulations on the interlocked-ring polymers and analyze the static properties of the polymer. By applying external forces to the polymer, we also study the force-extension curves of the polymer, which provides rich information about the mechanical properties of the interlockedring polymers.