弱约束条件下NEPE推进剂燃烧转爆轰研究

建立了推进剂燃烧转爆轰（ＤＤＴ）弱约束实验系统，利用探针和Ｘ光实验测量系统，研究了ＮＥＰＥ推进剂ＤＤＴ过程。实验发现，由燃烧到爆轰的转变过程中存在一未燃未爆区，该区域将ＤＤＴ流场分隔为爆燃区和冲击转爆轰（ＳＤＴ）区。分析了该高能推进剂的ＤＤＴ机理。     

低压长脉冲载荷下β-HMX单晶滑移系的微观物理化学响应

采用基于ReaxFF反应力场的分子动力学方法, 从炸药弹塑性微观机制出发, 研究了在低压长脉冲载荷下β-1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(β-HMX)炸药单晶中最有可能的七组滑移系的微观物理化学响应.模拟结果表明沿着垂直于(001)、(101)、(100)、(011)、(111)、(110)、(010)晶面的长脉冲作用方向, 这七组滑移系呈现不同的物理化学响应. 体系的剪切应力、能量、温度以及化学反应与长脉冲作用方向存在明显的依赖性: 对(010)晶面, 体系的剪切应力位垒高, 能量和温度升高得快, 化学反应很快发生, 反应敏感度最高; 对(001)晶面,体系的剪切应力位垒低, 能量和温度变化缓慢, 化学反应很难发生, 因此反应敏感度低. 滑移系的反应敏感度与滑移面两侧的分子间接触程度(即空间位阻)以及接触原子或基团间的反应活性紧密相关. 对空间位阻大且相互接触的原子或基团容易发生反应的方向, 滑移系的反应敏感度就高; 对空间位阻小或相互接触的原子或基团不容易发生反应的方向, 滑移系的反应敏感度就低. 具有较高化学反应敏感度的滑移系被认为与单晶炸药中的“热点”起源有关. 本研究为进一步发展更加合理和可靠的感度评价方法提供了理论支撑.     

斜侵彻混凝土靶的刻槽弹体的结构响应

基于刚塑性理论和侵彻载荷理论分析,将刻槽弹体简化为空间自由变截面梁,给出了弹体在侵彻混凝土早期的刚体响应行为,得到了弹体任一截面弯矩、剪力以及屈服函数的分布规律。基于此理论分析,得到了刻槽弹体壁厚、材料屈服强度、初速及倾角对弹体弯曲的影响规律。     

椭圆截面截卵形刚性弹体正贯穿加筋板能量耗散分析

为获得椭圆截面截卵形刚性弹体正贯穿加筋板的剩余速度,根据椭圆截面弹体贯穿靶板的破坏特征,认为贯穿过程中靶板的能量耗散方式主要为塞块剪切变形功与塞块动能、扩孔塑性变形功、花瓣动力功、花瓣弯曲变形功、靶板整体凹陷变形功、加强筋侧向凹陷变形功。推导了每种能量计算方法,计算中定量考虑了靶板扩孔、花瓣弯曲、凹陷变形的应变率效应。根据能量守恒关系,得到了椭圆截面弹体剩余速度和弹道极限速度预测公式。并通过实验结果对模型进行了验证。结果表明:考虑靶板应变硬化、应变率效应的贯穿模型可以准确预测弹体剩余速度;随着椭圆截面弹体长短轴之比的增大,靶板的弹道极限速度近似线性增大;长短轴之比小于3时,加筋板的主要耗能为花瓣弯曲变形能、整体凹陷变形能。     

刚性弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的姿态偏转理论模型

为描述刚性弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的弹体姿态变化,针对已有贯穿模型存在的问题,在斜侵彻贯穿过程中考虑了弹体转动惯量对姿态偏转的影响,根据弹体贯穿靶板后的成孔特性重新假设了背靶面崩落块形状,并在弹体贯穿出靶的剪切冲塞阶段引入了弹体姿态二次偏转机制,从而建立了刚性弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的姿态偏转理论模型,同时给出了混凝土薄靶、中厚靶和厚靶的分类方法。多种侵彻状态的理论模型计算结果均与实验测量结果吻合较好,表明本文理论模型可有效预估弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的弹体出靶姿态。     

大锥角药型罩聚能装药侵彻混凝土实验研究

采用脉冲X光照相及威力效应实验,对两种大锥角药型罩装药结构侵彻体的形成及它们对混凝土的侵彻能力进行了研究,获得了两种大锥角药型罩装药结构形成侵彻体的形状、头尾速度及它们对混凝土靶的侵彻参量,对比了半无限厚混凝土靶板及多层有限厚薄靶板对侵彻威力的影响。结果表明,在小炸高条件下,两种大锥角药型罩装药结构能够形成较理想的爆炸成型杆式侵彻体,在混凝土靶中形成孔深与孔径兼顾的孔道。     

刚性弹侵彻动力学中的第三无量纲数

采用侵彻阻力的一般表达式,计及速度一次项和减速度效应导致的附加虚拟质量项,利用量纲分析方法,明确定义控制刚性弹侵彻过程的第三无量纲物理量,即阻尼函数ξ.针对一般凸形弹头的侵彻问题开展分析,得到一般化的无量纲侵彻深度的计算公式;同时给出多个常用弹形的形状参数.针对已公开发表的不同弹形、靶材和撞击速度的侵彻实验数据,考察有无阻尼函数的理论预期,分析结果与实验数据一致.     

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/TNT炸药爆速与曲率及组分关系实验研究

为了确定爆轰波法向速度Dn与当地曲率κ的定量关系,用光电联合测试法研究质量配比分别为60/40、50/50及40/60时HMX/TNT炸药的Dn-κ关系.结果表明,爆轰波延滞距离z随TNT含量的增加而增大;爆轰波延滞距离z随著炸药密度P的增大而减小;随着TNT的含量增加,Dn-κ曲线的斜率逐渐增大,且斜率增大的速率为正...     

纯铜一维动态损伤研究

在Ｊｏｈｎｓｏｎ方法的基础上，本文采用细观方法提出了一个延性材料动态损伤模型。模型中考虑了材料的硬化，应变率效应和惯性效应。同时进行了纯铜一维层裂实验，对软回收试件进行了显微金相和定量金相分析，观察到了一些有意义的力学现象，利用一维Ｌａｇｒａｎｇｅ有限差分动力学程序。采用本文提出的损伤模型对纯铜的层裂过程进行了数值模拟，得到了比较满意的结果。