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dnan基熔铸炸药的慢烤相变及传热特性

火炸药学报 2019年第4期42卷 396-402页

作者：王帅智小琦王雪周捷中北大学机电工程学院

为了解dnan基熔铸炸药慢烤相变及传热特性,进而对其安全使用提供技术支持,对药柱尺寸为Φ30mm×60mm的dnan基熔铸炸药进行了慢烤实验,分析了dnan基熔铸炸药的热响应特性;用数值模拟方法对Φ30mm×60mm的dnan基熔铸炸药进行二分之一和全... 详细信息

为了解dnan基熔铸炸药慢烤相变及传热特性,进而对其安全使用提供技术支持,对药柱尺寸为Φ30mm×60mm的dnan基熔铸炸药进行了慢烤实验,分析了dnan基熔铸炸药的热响应特性;用数值模拟方法对Φ30mm×60mm的dnan基熔铸炸药进行二分之一和全模型相变及传热对比分析。实验结果表明,dnan基熔铸炸药相变开始温度Ts及相变结束温度Te分别约为81.8℃和95.3℃;响应等级为燃烧反应;通过数值模拟得到弹体竖直放置时点火位置在药柱顶部靠近边缘处,点火温度Tr约为203.8℃;相变过程中主要传热方式由热传导转变为对流传热导致相变区域的不对称分布,因此在dnan基熔铸炸药慢烤数值模拟中应采用全模型;相变过程中dnan基熔铸炸药的密度和导热系数减小,因此dnan基熔铸炸药相变速率经历了快速、速率为零、中速和低速4个阶段。

关键词：物理化学 dnan基熔铸炸药慢烤相变传热特性数值模拟烤燃实验

dnan基熔铸炸药JWL状态方程参数的预估方法

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北京理工大学学报 2017年第2期37卷 141-145页

作者：曹同堂周霖张向荣姜振明北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 甘肃银光化学工业集团有限公司甘肃白银730900

针对战斗部毁伤威力要求,需通过状态方程预估炸药的做功能力以开展dnan基熔铸炸药配方设计.采用一种基于BKW程序的方法预估炸药JWL状态方程参数.计算了典型炸药JWL状态方程参数,对比爆轰产物膨胀过程的计算p-V曲线和圆筒试验p-V曲线,两... 详细信息

针对战斗部毁伤威力要求,需通过状态方程预估炸药的做功能力以开展dnan基熔铸炸药配方设计.采用一种基于BKW程序的方法预估炸药JWL状态方程参数.计算了典型炸药JWL状态方程参数,对比爆轰产物膨胀过程的计算p-V曲线和圆筒试验p-V曲线,两者在高压区和低压区基本重合,中压区的计算值稍大,但最大误差不超过10%;利用dnan基熔铸炸药的JWL状态方程参数对炸药驱动铜板的过程进行数值模拟,对比铜板自由表面中心点速度的计算曲线和实验曲线,最大误差不超过7%.研究结果表明,在炸药配方设计阶段,可利用该方法快速预估dnan基熔铸炸药JWL状态方程参数和做功能力.

关键词： dnan基熔铸炸药 BKW状态方程 JWL状态方程

几何尺寸对dnan基熔铸炸药慢烤响应特性的影响

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火炸药学报 2019年第1期42卷 63-68,I0004页

作者：刘子德智小琦王帅周捷王雪范兴华中北大学地下目标毁伤技术国防重点实验室山西太原030051 晋西工业集团有限责任公司山西太原030027

为研究几何尺寸对dnan基熔铸炸药热反应规律的影响,自行设计了慢烤试验装置,采用多点测温慢烤试验方法,分别在1°C/min和3.3°C/h两种升温速率下进行了4种尺寸(Φ19mm×19mm、Φ19mm×38mm、Φ19mm×76mm、Φ30mm×30mm)弹药的慢烤试验... 详细信息

为研究几何尺寸对dnan基熔铸炸药热反应规律的影响,自行设计了慢烤试验装置,采用多点测温慢烤试验方法,分别在1°C/min和3.3°C/h两种升温速率下进行了4种尺寸(Φ19mm×19mm、Φ19mm×38mm、Φ19mm×76mm、Φ30mm×30mm)弹药的慢烤试验,建立了炸药慢烤试验计算模型,采用Fluent软件计算了升温速率3.3℃/h下一维、二维方式几何尺寸增加时烤燃弹的响应情况。结果表明,几何尺寸和升温速率共同影响烤燃弹的响应特性;对相同烤燃弹,在升温速率3.3℃/h下加热响应等级比升温速率1℃/min下的更剧烈;在升温速率3.3℃/h下,烤燃弹点火位置均位于几何中心,并且随着几何尺寸的增加,点火时刻烤燃弹的外壁温度逐渐降低,烤燃弹存在发生点火反应的最低环境温度为174.74℃,且当药柱长径比为4时,点火时刻外壁温度随着药柱直径的增加呈指数衰减趋势。

关键词：物理化学 dnan基熔铸炸药慢烤试验几何尺寸升温速率响应特性

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dnan基熔铸混合炸药慢烤燃的尺寸效应

火炸药学报 2018年第2期41卷 159-164页

作者：赵亮智小琦高峰范兴华曾稼中北大学机电工程学院山西太原030051 内蒙古北方重工业集团有限公司内蒙古包头014033 晋西工业集团有限责任公司山西太原030027

利用自行设计的烤燃试验装置,采用多点测温方式,以1.0℃/min的升温速率对3种不同装药尺寸的DANA基熔铸混合炸药进行慢烤,测量烤燃弹的温度变化,以此为基础,建立烤燃弹的计算模型,利用FLIENT软件对不同装药尺寸的烤燃弹进行了数值模拟,... 详细信息

利用自行设计的烤燃试验装置,采用多点测温方式,以1.0℃/min的升温速率对3种不同装药尺寸的DANA基熔铸混合炸药进行慢烤,测量烤燃弹的温度变化,以此为基础,建立烤燃弹的计算模型,利用FLIENT软件对不同装药尺寸的烤燃弹进行了数值模拟,研究装药尺寸对dnan熔铸混合炸药烤燃响应特性的影响。结果表明,约束条件和升温速率不变时,装药尺寸对dnan基熔铸混合炸药的响应温度有明显影响,装药直径为19mm的烤燃弹在升温速率1.0℃/min下,当长径比小于4时,炸药的响应温度随长径比增大呈指数降低趋势,同时响应时间随装药尺寸增大也呈指数衰减;当长径比大于4时,炸药的响应温度趋于恒定,响应时间也基本不变。在升温速率不变时,dnan熔铸炸药的相变温度与尺寸无关,在1.0℃/min升温速率下的炸药点火位置均在药柱中心,点火区域与装药尺寸呈几何相似。

关键词： 2 4二硝基苯甲醚 dnan基熔铸炸药尺寸效应烤燃试验相变烤燃弹

dnan基熔铸炸药空中爆炸能量输出规律研究

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DNAN基熔铸炸药空中爆炸能量输出规律研究

作者：张龙北京理工大学

学位级别：硕士

本文主要采用实验和数值模拟的方法,对dnan基熔铸炸药空中爆炸的能量输出特性进行了研究。实验研究方面,通过自由场冲击波压力测试系统,进行了空中爆炸实验,测试了具有不同铝粉含量和铝粉颗粒直径的dnan基熔铸炸药空气冲击波参数,得到... 详细信息

本文主要采用实验和数值模拟的方法,对dnan基熔铸炸药空中爆炸的能量输出特性进行了研究。实验研究方面,通过自由场冲击波压力测试系统,进行了空中爆炸实验,测试了具有不同铝粉含量和铝粉颗粒直径的dnan基熔铸炸药空气冲击波参数,得到了峰值超压、正压区冲量和时间常数。首先,根据实验结果得到了峰值超压、正压区冲量、时间常数与对比距离之间的关系:dnan基熔铸炸药的冲击波峰值超压、正压区冲量随着对比距离的增加逐渐降低,时间常数随着对比距离的增加逐渐增大,符合爆炸相似率;其次,研究了铝粉含量变化对爆炸冲击波参数的影响,结果表明在对比距离1.51 3m/kg.51 3m/kg范围内,峰值压力随着铝粉含量的增加呈现出逐渐减小的趋势,而在对比距离大于51 3m/kg时,峰值压力随着铝粉含量的增加而增加;正压区冲量和时间常数随着铝粉含量的增加而增大;最后,研究了铝粉颗粒直径变化对冲击波参数的影响,含铝粉颗粒直径5μm的炸药在对比距离1.51 3m/kg1 3m/kg范围内的峰值压力和正压区冲量均略大于含13μm铝粉的炸药,但随着对比距离的增加二者的冲击波参数基本相同。在数值模拟方面,利用实测dnan基熔铸炸药空中爆炸的冲击波压力及正压区冲量标定的不同配方炸药的JWL状态方程参数及Miller能量释放模型的参数,运用数值仿真软件AUTODYN模拟了dnan基熔铸炸药空中爆炸过程,得到了对比距离在0.11 3m/kg.51 3m/kg范围内的的冲击波参数,据此分析dnan基熔铸炸药空中爆炸的能量输出特性。

关键词： dnan基熔铸炸药空中爆炸能量输出结构数值模拟

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dnan基熔铸炸药临界直径的影响因素研究

DNAN基熔铸炸药临界直径的影响因素研究

作者：张伟北京理工大学

学位级别：硕士

2,4-二硝基苯甲醚（dnan）是一种新型的熔铸炸药载体,与传统的载体炸药TNT相比具有感度低、纯度高、无渗油、粘度小、收缩性低等优点,具有广阔的应用前景。为了科学地发展和推广dnan基熔铸炸药技术,本文围绕dnan熔铸炸药体系,采用连续... 详细信息

2,4-二硝基苯甲醚（dnan）是一种新型的熔铸炸药载体,与传统的载体炸药TNT相比具有感度低、纯度高、无渗油、粘度小、收缩性低等优点,具有广阔的应用前景。为了科学地发展和推广dnan基熔铸炸药技术,本文围绕dnan熔铸炸药体系,采用连续导线的实验方法和Autodyn数值仿真法,研究了dnan基熔铸炸药临界直径的影响因素及其影响规律。采用Fortran JWL计算程序、一维拉格朗日分析实验和数值仿真标定了炸药的点火增长模型参数,基于该模型使用Autodyn研究了RDX粒度和晶体质量、传爆药直径、弹体材料和厚度对dnan基熔铸炸药临界直径的影响规律。结果表明:RDX粒度越细,炸药临界直径越小;与普通RDX相比,高品质的RDX配方的临界直径较大;JH-2传爆药柱直径在20~60mm时,对固含量大于70%的dnan基熔铸炸药临界直径无影响;弹体材料一定时,装药临界直径随着弹体厚度的增大而减小,当弹体厚度增大到一定值后,其临界直径随厚度增大而趋于稳定;弹体厚度一定时,装药的临界直径随弹体材料波阻抗的增大而减小。使用连续导线法实验研究了熔铸炸药组分、含量、颗粒形态等对dnan基熔铸炸药临界直径的影响规律。结果表明:铝粉含量越高,炸药临界直径越小;铝粉粒度越细,炸药临界直径越小;RDX颗粒越细,炸药临界直径越小;RDX晶体质量越好,炸药临界直径越大;与TNT基熔铸炸药相比,dnan基熔铸炸药的临界直径较大。实验与数值模拟得到的临界直径结果较为吻合。表明采用Fortran JWL计算程序、一维拉格朗日分析实验和数值模拟相结合的方法所标定的炸药点火增长模型参数,预测炸药点火增长过程和爆轰传播过程是科学合理的;连续导线法提高了炸药临界直径的测试精度,为军用炸药临界直径的测试提供了较为精确的方法,具有重要的工程应用价值。

关键词： dnan基熔铸炸药临界直径点火增长模型连续导线法

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dnan基熔铸炸药装药发射安全性研究

DNAN基熔铸炸药装药发射安全性研究

作者：冀腾宇北京理工大学

学位级别：硕士

装药质量是影响发射安全性的关键因素,是提高发射安全性的最根本途径。dnan基熔铸炸药由于其高能钝感特性国内外正开启取代现役TNT基熔铸炸药进程。因此,开展dnan基熔铸炸药装药的发射安全性研究对新一代压制兵器不敏感弹药装备的发展... 详细信息

装药质量是影响发射安全性的关键因素,是提高发射安全性的最根本途径。dnan基熔铸炸药由于其高能钝感特性国内外正开启取代现役TNT基熔铸炸药进程。因此,开展dnan基熔铸炸药装药的发射安全性研究对新一代压制兵器不敏感弹药装备的发展具有重要的意义。针对装药底隙这一装药缺陷,本文通过数值模拟的方法,研究了dnan基熔铸炸药装药在三种典型配方条件下的发射安全性,主要内容包括:(1)测量了dnan基熔铸炸药的热动力学参数,为数值模拟dnan基熔铸炸药的发射安全性提供必要的材料参数;(2)研究了底隙温度模型及炸药热分解反应机理函数对发射安全性数值模拟结果的影响;(3)数值模拟了底隙厚度及膛压条件对dnan基熔铸炸药装药发射安全性的影响规律。所得结果及主要结论包括:(1)不同的底隙温度模型对炸药装药发射安全性的数值模拟结果影响巨大。本文对比了两种底隙温度模型,一种模型将底隙压缩过程用理想气体状态方程来描述,另一种模型则用BKW状态方程来描述。与BKW状态方程模型相比,理想气体状态方程模型忽略了分子体积及分子间作用力,使得理想气体状态方程模型计算的底隙温度高得多。(2)不同的炸药热分解反应机理函数形式对数值模拟炸药装药发射安全性的影响不大。在实际数值模拟炸药装药的发射安全性时,可以假定机理函数()=1,即按零阶反应处理。(3)底隙厚度越大,装药发射安全性越低。以配方一为例,在典型膛压(=720MPa,=10ms)条件下,当底隙厚度分别为1mm、1.5mm和2mm时,底隙的最高温度分别为485 K、515 K和540 K。(4)dnan基熔铸炸药固含量越高,其发射安全性越低。在典型膛压(=720MPa,=10ms)条件下,dnan基熔铸炸药装药在三种典型配方条件下的临界底隙厚度分别为2.526mm(配方一)、1.641mm(配方二)和1.575mm(配方三)。(5)膛压条件对炸药装药的发射安全性有重要影响。在膛压应力率一定条件下,膛压峰值越大,炸药装药的发射安全性越低;在膛压峰值一定条件下,膛压应力率越大,炸药装药的发射安全性也越低。但是与膛压峰值相比,膛压应力率对炸药装药发射安全性的影响较小。

关键词： dnan基熔铸炸药发射安全性膛压条件底隙厚度底隙温度

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dnan基高固含量熔铸炸药力学性能研究

兵工自动化 2022年第12期41卷 100-105,113页

作者：张思危崔庆忠北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为了解2,4-二硝基苯甲醚(dnan)基高固含量熔铸炸药(20%dnan/15%HMX/32.5%NTO/31%Al/1.5%功能助剂,固含量78.5%)的动态力学性能,对其进行分析。使用万能材料试验机及分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)对dnan基熔铸炸药样品进行准静态与动态加载,获取炸药样品在准静态加载与动态加载条件下的应力应变曲线;依据应力应变曲线,标定炸药的Maxwell模型参数,并通过数值仿真对模型及标定参数进行验证。验证结果表明:dnan基熔铸炸药失效应变低于1.6%,脆性大,随着加载应变率增大,材料失效应力随之增加,机械响应应变率相关;Maxwell模型标定参数准确,能较好地反映炸药在不同应变率加载下的力学性能。

关键词： dnan基熔铸炸药动力学响应 Maxwell模型

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两种新型炸药的准静态力学性能

兵工自动化 2024年第6期43卷 9-10,20页

作者：王锋李东伟朱英中肖伟南京理工大学机械工程学院南京210094 重庆红宇精密工业集团有限公司研究一所重庆402760

为推动炸药在侵爆战斗部中的应用,采用万能材料试验机对HMX基压装高聚物粘结炸药(polymer bonded explosive,PBX)和dnan基熔铸炸药的准静态力学性能进行研究。获得2种炸药在2.0×10-5 s-1~1.0×10-3 s-1应变率范围内的应力应变试验数据... 详细信息

为推动炸药在侵爆战斗部中的应用,采用万能材料试验机对HMX基压装高聚物粘结炸药(polymer bonded explosive,PBX)和dnan基熔铸炸药的准静态力学性能进行研究。获得2种炸药在2.0×10-5 s-1~1.0×10-3 s-1应变率范围内的应力应变试验数据。结果表明:2种炸药的力学性能均具有明显的应变率效应,但前者失效应变约为后者的6倍,呈现出较大区别。基于唯象方法,建立描述2种炸药1维准静态压缩力学行为的幂指数硬化本构模型,并拟合得到本构模型参数。通过与试验结果对比表明,模型计算结果与试验结果误差小于3%,吻合较好。该研究结果可为描述2种炸药的力学行为提供参考。

关键词：压装PBX dnan基熔铸炸药力学性能本构关系