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RDX基pbx炸药热损伤演化行为的量化表征

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兵工学报 2023年第7期44卷 2002-2013页

作者：许礼吉段卓平白志玲吴艳青黄风雷北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

炸药热损伤特征及演化行为对装药安全性具有重要影响。综合采用微米级计算机断层扫描和定量图像分析方法,系统研究热处理过程中某RDX基pbx炸药内部产生的损伤特征,包括损伤形貌特征、损伤量化表征和损伤形成机制。炸药样品被加热到不同... 详细信息

炸药热损伤特征及演化行为对装药安全性具有重要影响。综合采用微米级计算机断层扫描和定量图像分析方法,系统研究热处理过程中某RDX基pbx炸药内部产生的损伤特征,包括损伤形貌特征、损伤量化表征和损伤形成机制。炸药样品被加热到不同温度,直至接近其临界点火温度,热损伤后炸药内部细观结构发生显著变化,产生RDX颗粒-粘结剂界面力学脱粘、RDX颗粒内部热分解形成微孔以及脱粘区域汇集形成连通孔隙等典型损伤特征。定量分析表征损伤的多个关键参量如孔隙率、孔隙尺寸分布、孔隙比表面积、球度和泛形复杂度等随温度的变化规律,揭示了RDX基pbx炸药热损伤形成机制和损伤演化规律。所得研究成果为研究热损伤对炸药点火响应的敏化机制、建立炸药损伤点火反应演化泛形模型提供了物理基础。

关键词： pbx炸药细观结构断层扫描定量图像分析方法热损伤机制损伤演化规律

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浇注型pbx炸药的打印成型及其爆炸性能

火炸药学报 2022年第3期45卷 404-411页

作者：吴鑫洲邓玉成邓鹏焦清介任慧北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为了将增材制造技术应用到炸药成型制备中,解决常规手段难以实现的战斗部装药多样化、异形化发展问题,选用3D直写工艺和自动点胶机,完成HMX和HMX/Al药柱的打印成型;使用流变仪测试了不同固含量对打印浆料流变性能的影响,并优化打印参数... 详细信息

为了将增材制造技术应用到炸药成型制备中,解决常规手段难以实现的战斗部装药多样化、异形化发展问题,选用3D直写工艺和自动点胶机,完成HMX和HMX/Al药柱的打印成型;使用流变仪测试了不同固含量对打印浆料流变性能的影响,并优化打印参数;对打印出的药柱进行了热分解性能、微观形貌及爆轰性能测试。结果表明,固含量80%~87.5%的浆料均具有剪切变稀效果,符合假塑性流体的特征,满足打印需求;使用黏合剂GAP/N100配置成浆料以及铝粉的加入使HMX的热分解峰温从288.2℃分别提前到244.4℃和235.5℃;HMX浆料溶剂质量保持在5~6g、打印压力8~13psi,HMX/Al浆料溶剂质量保持在2~3g、打印压力10~16psi,打印速率设置为10mm/s时成型效果较好;3D打印成型的药柱无明显的裂纹和孔隙,HMX药柱平均密度为1.67g/cm^(3),爆速均值达7662.9m/s;HMX/Al药柱的平均密度为1.72g/cm^(3),爆热均值达到7359.41kJ/kg。

关键词：物理化学增材制造 3D直写工艺 pbx炸药油墨直写工艺 HMX 高爆速爆热

损伤累积下pbx炸药低速撞击点火行为的数值模拟

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火炸药学报 2023年第5期46卷 456-464,I0013页

作者：王一鸣刘睿陈鹏万贾路川卞云龙北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621900 内蒙古动力机械研究所内蒙古呼和浩特010010

为了研究微裂纹损伤累积对pbx炸药低速撞击点火行为的影响,采用考虑微裂纹拉压非对称性演化的pbx炸药力-热-化耦合模型,对损伤累积下HMX基pbx炸药点火行为进行数值模拟;炸药内部的损伤累积通过多次撞击实现;此外,模拟了平头弹和针形弹对... 详细信息

为了研究微裂纹损伤累积对pbx炸药低速撞击点火行为的影响,采用考虑微裂纹拉压非对称性演化的pbx炸药力-热-化耦合模型,对损伤累积下HMX基pbx炸药点火行为进行数值模拟;炸药内部的损伤累积通过多次撞击实现;此外,模拟了平头弹和针形弹对pbx炸药多次撞击点火行为。计算结果表明,损伤累积作用下,pbx炸药第二次撞击点火阈值随第一次撞击速度增加表现为非线性降低,这是因为多次撞击提高了撞击区域环向扩展裂纹的损伤程度,环向裂纹的损伤累积加剧了pbx炸药剪切变形,导致了表面裂纹摩擦生热的加剧,并最终形成了热点;平头弹多次撞击下提高了弹头边缘对应区域的损伤程度,并在该位置发生了炸药的点火行为;而针形弹多次撞击条件下,裂纹损伤程度显著提高,同样导致炸药点火行为。

关键词：爆炸力学 pbx炸药力-热-化耦合模型裂纹演化损伤累积 Steven试验点火预测

RDX基pbx炸药在高温条件下热损伤表征试验研究

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安全与环境学报 2023年

作者：吴艳青潘帅江鹏北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室

炸药热损伤特征及演化行为对装药安全性具有重要影响。本研究旨在探究pbx炸药在不同温度载荷（未加热、140℃、160℃、180℃，40h）下的内部损伤和演化行为。为此，设计了无约束状态下的炸药烤燃实验，通过分析天平监测炸药的质量变化... 详细信息

炸药热损伤特征及演化行为对装药安全性具有重要影响。本研究旨在探究pbx炸药在不同温度载荷（未加热、140℃、160℃、180℃，40h）下的内部损伤和演化行为。为此，设计了无约束状态下的炸药烤燃实验，通过分析天平监测炸药的质量变化，以确定在高温加载条件下的质量损失规律。利用显微镜和扫描电子显微镜等技术对炸药样品的表面和内部损伤进行表征。研究结果表明，温度越高，炸药的质量损失越大且损失速率越快；加热过程中粘结剂先发生熔化，随着加热时间变长和温度升高，粘结剂熔化程度变大，流动性增强，气体从炸药表面孔洞内逸出，孔洞增多且尺寸变大；温度越高炸药内部出现的孔隙越多，孔隙尺寸越大，孔隙主要是由于气体从试样内部逸出形成；炸药内部比表面积变化规律为上升-下降-上升，其变化趋势受到化学反应速率和粘结剂的流动及损失影响。粘结剂材料的热稳定性是影响炸药热损伤演化行为的重要因素。因此，提高粘结剂材料的热稳定性对于减少炸药材料的热敏性具有至关重要的作用。

关键词：安全工程 pbx炸药烤燃热损伤细观表征

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高性能pbx炸药压制成型研究进展与展望

中国机械工程 2023年

作者：孙海涛詹梅樊晓光郭靖韩超张君中国工程物理研究院化工材料研究所西北工业大学材料学院中国重型机械研究院股份公司金属挤压与锻造装备技术国家重点实验室

压装型高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosives ， pbx)因具有优异的爆轰性能和力学性能，被广泛应用于现代高效毁伤武器战斗部。未来作战环境和战略需求的不断变化，促使压装型pbx炸药正朝着高质量、高安全、高效率成型制造的方向... 详细信息

压装型高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosives ， pbx)因具有优异的爆轰性能和力学性能，被广泛应用于现代高效毁伤武器战斗部。未来作战环境和战略需求的不断变化，促使压装型pbx炸药正朝着高质量、高安全、高效率成型制造的方向发展。为此，本文综述了压装型pbx炸药在成型质量与性能调控、压制安全性、数字化自动化制造三方面的相关研究现状及面临问题。首先探讨了pbx炸药在成型质量与性能调控方面的研究进展，包括：炸药颗粒致密化演变规律与密度均匀性、损伤演化机制与界面性能调控、残余应力检测与调控。进而分析讨论了pbx炸药的压制安全性以及在数字化和自动化制造方面的研究现状。最后基于研究现状分析，展望了pbx炸药压制成型领域未来的发展趋势与面临挑战。

关键词： pbx炸药压制成型成型质量安全性数字化

某含能黏结剂pbx炸药烤燃特性的数值模拟与实验研究

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兵器装备工程学报 2022年第8期43卷 7-12页

作者：邓海李刚任新联梁争峰李吉祯张亚俊西安近代化学研究所西安710065

采用零级反应动力学模型,对某含能黏结剂pbx装药分别进行了3.3 k/h、6 k/h、9 k/h、30 k/h四种升温速率烤燃的数值模拟,并设计了模型实验对带壳装药进行慢速烤燃实验研究,通过实验结果与计算结果对比分析,得到了含能黏结剂pbx炸药慢烤... 详细信息

采用零级反应动力学模型,对某含能黏结剂pbx装药分别进行了3.3 k/h、6 k/h、9 k/h、30 k/h四种升温速率烤燃的数值模拟,并设计了模型实验对带壳装药进行慢速烤燃实验研究,通过实验结果与计算结果对比分析,得到了含能黏结剂pbx炸药慢烤时的温度场演化、点火时间、点火温度和点火区域等关键参数。结果表明,含能黏结剂pbx炸药装药慢烤时,加速反应先是一个热传导过程,内部温度梯度较大,装药中心温度低,边缘温度高;当温度升高至396 k后,炸药热分解速率增大,装药内部出现热积累。升温速率为3.3 k/h时,点火位置为中心点;升温速率为6 k/h、9 k/h时,点火位置变为轴线上逐渐远离中心向两端移动的两点;升温速率为30 k/h时,点火位置变为远离轴线向4个端角移动的四点。

关键词：含能黏结剂 pbx炸药慢速烤燃升温速率响应特性

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缓慢加热条件下壳装pbx炸药响应特性研究

安全与环境学报 2023年第4期23卷 1085-1092页

作者：聂建新李欣郭学永张海军闫石张韬北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为了研究弹药在热刺激作用下的响应规律,进行了壳装pbx炸药慢速烤燃试验,获得了1 K/min升温速率下壳体内部的压力-时间曲线,壳体内部压力变化过程表现为炸药热分解产气段、点火燃烧段和壳体破裂段3个阶段。提出了一种模拟计算慢速烤燃... 详细信息

为了研究弹药在热刺激作用下的响应规律,进行了壳装pbx炸药慢速烤燃试验,获得了1 K/min升温速率下壳体内部的压力-时间曲线,壳体内部压力变化过程表现为炸药热分解产气段、点火燃烧段和壳体破裂段3个阶段。提出了一种模拟计算慢速烤燃时壳装pbx炸药发生低等级响应过程的理论方法,首先计算炸药点火前的温度场分布,引入热分解系数k描述炸药热分解消耗的程度,在此基础上建立改进的内弹道方程组,模拟计算了因炸药点火燃烧导致壳体内部压力快速上升的行为,理论值和试验值吻合良好,随后应用LS-DYNA软件模拟了壳体在内部压力作用下的破裂行为。计算了1.0~10.0 K/min之间6种不同升温速率条件下炸药点火后的压力-时间曲线,当升温速率为1.0 K/min时,炸药点火后压力增长速率明显高于其他工况。

关键词：安全工程慢速烤燃 pbx炸药升温速率热分解系数压力-时间曲线

DAAF/HATO基pbx炸药的制备与表征

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火工品 2022年第1期 53-57页

作者：周近强解佳妮王东刘淑杰武碧栋安崇伟王晶禹中北大学环境与安全工程学院山西省超细粉体工程技术研究中心山西太原030051 山西江阳兴安民爆器材有限公司山西太原030051

为了促进高能钝感炸药的发展,制备了3,3'-二氨基-4,4'-偶氮氧化呋咱(DAAF)与1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐(HATO)形成的复合炸药。首先,采用自组装重结晶技术制备了DAAF/HATO复合粒子;然后,采用水悬浮法制备了DAAF/HATO/F_(2602)复... 详细信息

为了促进高能钝感炸药的发展,制备了3,3'-二氨基-4,4'-偶氮氧化呋咱(DAAF)与1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐(HATO)形成的复合炸药。首先,采用自组装重结晶技术制备了DAAF/HATO复合粒子;然后,采用水悬浮法制备了DAAF/HATO/F_(2602)复合材料,并对样品的形貌、粒径分布、晶体结构、热性能以及撞击感度进行表征和测试。研究表明:DAAF/HATO为规则形态的花瓣状球体,DAAF/HATO/F_(2602)呈球形,粒径范围为1~2mm,表面致密光滑;相比DAAF/HATO,DAAF/HATO/F_(2602)的平均表观活化能提高了29.24kJ·mol^(-1),并且安全性能显著提高。

关键词： pbx炸药 DAAF HATO 含能微球热分解分析

pbx炸药粘弹性损伤本构模型参数敏感度分析

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工程力学 2015年第2期32卷 201-206页

作者：高军黄再兴南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室江苏南京210016

建立了基于拉丁超立方抽样和Spearman秩相关系数的本构模型参数敏感度分析方法,实现对pbx炸药粘弹性损伤本构模型参数敏感度的整体性分析。以pbx炸药柱体压缩的分析为例,采用该方法确定了各本构参数对端面载荷值的敏感度及排序。并分析... 详细信息

建立了基于拉丁超立方抽样和Spearman秩相关系数的本构模型参数敏感度分析方法,实现对pbx炸药粘弹性损伤本构模型参数敏感度的整体性分析。以pbx炸药柱体压缩的分析为例,采用该方法确定了各本构参数对端面载荷值的敏感度及排序。并分析了抽样样本量,以及载荷加载速率对本构参数的敏感度的影响。同相关文献结果进行比较,证实了该方法的可行性。该文的方法可在参数识别中提前预测各参数对实验结果的敏感度,为本构模型参数识别中缩减待识别参数和选择合适的模拟实验提供理论基础。

关键词： pbx炸药本构模型参数敏感度拉丁超立方抽样 Spearman秩相关系数

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