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造型颗粒统计特征参量CT量化表征方法

含能材料 2023年第12期31卷 1262-1268页

作者：张催张才鑫杨亚飞戴斌杜宇陈华张伟斌中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

为了量化表征造型颗粒结构统计特征参量,基于显微CT、图像处理与统计分析技术开展了造型颗粒统计特征参量表征方法研究,利用该方法对TATB基造型颗粒统计特征参量进行表征并用筛网筛分实验对表征结果进行了验证,对表征结果的稳定性和重... 详细信息

为了量化表征造型颗粒结构统计特征参量,基于显微CT、图像处理与统计分析技术开展了造型颗粒统计特征参量表征方法研究,利用该方法对TATB基造型颗粒统计特征参量进行表征并用筛网筛分实验对表征结果进行了验证,对表征结果的稳定性和重复性进行了评估。结果表明,该方法可实现对造型颗粒粒径、形貌、孔隙、密度、堆积特性的量化表征,TATB基造型颗粒的粒径与球形度分别近似服从指数高斯和韦伯分布,本征密度1.35 g·cm^(-3),可见孔隙率2.3%(空间分辨率14.3μm),体积分数0.69。评估实验表明该方法具有较好准确性,表征结果具有较好的稳定性和重复性,粒径表征结果与筛网筛分结果相符,主要统计特征参量在不同时间段的测量结果相对偏差小于1%,形貌和孔隙特性表征结果受样品堆积状态影响相对较大。

关键词：造型颗粒特征参量显微CT 图像处理高聚物粘接炸药(PBX)

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不同机械约束下压装PBX炸药反应演化行为

兵工学报 2022年第8期43卷 1772-1778页

作者：姚奎光王淑娟樊星聂少云王翔代晓淦中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

为研究机械约束下炸药反应演化行为,加深对武器装药意外点火后反应烈度演化影响因素及机制的认识,对压装PBX炸药反应演化过程进行实验研究。设计一种机械约束装药点火实验装置,采用激光干涉仪和压力传感器分别测量壳体膨胀速度和内部压... 详细信息

为研究机械约束下炸药反应演化行为,加深对武器装药意外点火后反应烈度演化影响因素及机制的认识,对压装PBX炸药反应演化过程进行实验研究。设计一种机械约束装药点火实验装置,采用激光干涉仪和压力传感器分别测量壳体膨胀速度和内部压力,分析不同约束下两种HMX基压装PBX炸药装药的反应演化行为;结合空气冲击波超压测试结果和装置、炸药残骸回收分析,表征装药的反应烈度。研究结果表明:2 MPa机械约束下,PBX-1和PBX-2装药反应最高压力不超过200 MPa,壳体膨胀速度在70 m/s左右,装药反应烈度为爆燃;50 MPa机械约束下,PBX-1和PBX-2装药在百微秒甚至几十微秒内压力超过1 GPa,壳体膨胀速度达到500 m/s,装药发生爆炸反应;不同炸药的力学性能会造成装药反应演化过程存在一定差异,但机械约束影响更明显,新装置2 MPa和50 MPa机械约束装药反应压力和约束壳体速度相差接近1个数量级。

关键词：压装PBX炸药机械约束反应演化烈度

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双钨球破片同时冲击柱壳装药起爆响应规律

兵工学报 2021年第S1期42卷 46-52页

作者：杨洋韩勇段英良黄辉中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

针对双钨球破片冲击起爆柱壳装药问题,采用LS-DYNA数值模拟软件和Lee-Tarver点火与增长模型,建立双钨球破片冲击起爆柱壳装药数值计算模型,分析炸药不同点火与增长模型参数对破片冲击起爆装药计算结果的影响。研究双破片同时撞击产生的... 详细信息

针对双钨球破片冲击起爆柱壳装药问题,采用LS-DYNA数值模拟软件和Lee-Tarver点火与增长模型,建立双钨球破片冲击起爆柱壳装药数值计算模型,分析炸药不同点火与增长模型参数对破片冲击起爆装药计算结果的影响。研究双破片同时撞击产生的冲击波相互作用过程及其对破片临界起爆速度的影响机制,获得不同破片间距下的临界起爆速度。结果表明:同种炸药、不同Lee-Tarver模型参数计算得到的临界破片速度相差较大,模型参数的选取严重影响计算结果的准确性;与单破片相比,双破片同时冲击装药产生的冲击波叠加效应使破片临界起爆速度更低,装药更容易被起爆,这是叠加冲击波压力峰值及其持续时间共同作用的结果。

关键词：柱壳装药双破片冲击起爆临界速度点火与增长模型

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电爆管内燃烧过程数值模拟

高压物理学报 2007年第2期21卷 193-198页

作者：祝明水何碧蒋小华蒋明中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621900

基于内弹道两相流模型,考虑到点火药量与主装药相当及其固体燃烧产物所占比例大等影响,提出了适用于电爆管内燃烧过程的内弹道“四相流”模型,即将气态燃烧产物、固态燃烧产物、点火药和主装药分别作为一“相”参与燃烧和流动,每一“相... 详细信息

基于内弹道两相流模型,考虑到点火药量与主装药相当及其固体燃烧产物所占比例大等影响,提出了适用于电爆管内燃烧过程的内弹道“四相流”模型,即将气态燃烧产物、固态燃烧产物、点火药和主装药分别作为一“相”参与燃烧和流动,每一“相”都用质量、动量和能量方程描述,而它们之间的各种相互作用以源项的形式出现在上述方程中。模型计算结果与电爆管实验结果一致,表明该模型对于电爆管内燃烧过程的描述是合理的,可以作为分析该电爆管燃烧性能的一种辅助工具。

关键词：燃烧电爆管两相流四相流

纳米铝颗粒在不同炸药环境中氧化燃烧的分子动力学模拟

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含能材料 2023年第1期31卷 48-60页

作者：钟凯张朝阳中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

为探索炸药环境对纳米铝颗粒(ANP)氧化燃烧的影响,采用分子动力学模拟方法,研究了程序升温加热、恒温加热及绝热加热下ANP在硝化甘油(NG)、黑索今(RDX)和三氨基三硝基苯(TATB)环境中的氧化燃烧机理。结果表明,NG、RDX和TATB对ANP的氧化... 详细信息

为探索炸药环境对纳米铝颗粒(ANP)氧化燃烧的影响,采用分子动力学模拟方法,研究了程序升温加热、恒温加热及绝热加热下ANP在硝化甘油(NG)、黑索今(RDX)和三氨基三硝基苯(TATB)环境中的氧化燃烧机理。结果表明,NG、RDX和TATB对ANP的氧化性依次减弱,对燃烧的微观机制产生了不同的影响。在氧化形貌上,随着炸药环境氧化性的减弱,ANP在急速升温下发生崩裂的程度减弱,氧化速度变慢,最终形成的Al团簇中Al原子的主要配位数从NG环境中的7配位下降为TATB环境中的6配位。并且在TATB环境中,ANP上解离的Al原子在环境中形成了原子数约为100的大团簇结构,这也抑制了ANP的氧化进程。在团簇数量上,程序升温加热下不同炸药环境间的差异较小。而在恒温加热和绝热加热下,随着炸药环境氧化性的减弱,ANP崩裂后形成的Al团簇数量减少,并且由于小Al团簇在氧化性弱的环境中不易团聚,此后Al团簇数量会在短时间内持续增加。在化学反应特性上,NG环境中的ANP主要与炸药分解的含氧产物反应,导致形成的Al团簇氧化更加完全。而在RDX和TATB环境中,ANP还能与N2、CN等不含氧产物发生大量反应,导致形成的Al团簇中包含较多的C、H、N原子,Al团簇的氧化并不完全。

关键词：纳米铝颗粒含铝炸药氧化性铝团簇化学反应机理

卵磷脂对HTPB-苯乙烯溶液流变特性的影响

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含能材料 2015年第8期23卷 760-765页

作者：谢虓鲁洪王云罗观中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

采用黏度法考察卵磷脂对端羟基聚丁二烯(HTPB)-苯乙烯溶液流变特性的影响。以黏度变化因子C为指标,表征卵磷脂与HTPB分子间相互作用大小,通过这一方法,探讨了混合溶液体系中卵磷脂与HTPB的共混行为,同时比较了两者相对含量变化对其相互... 详细信息

采用黏度法考察卵磷脂对端羟基聚丁二烯(HTPB)-苯乙烯溶液流变特性的影响。以黏度变化因子C为指标,表征卵磷脂与HTPB分子间相互作用大小,通过这一方法,探讨了混合溶液体系中卵磷脂与HTPB的共混行为,同时比较了两者相对含量变化对其相互作用的影响。结果表明:随着卵磷脂含量增加,溶液的黏度随之增大,呈现出更加显著的非牛顿流体特性;而混合溶液的流动活化能(E)呈现先减小后增大的趋势,HTPB与卵磷脂分子间相互作用呈现先增大后减小的趋势。当卵磷脂质量分数增加至0.053时,C增至最大值0.165,E/R降至最小值,1004.9。

关键词：端羟基聚丁二烯(HTPB) 卵磷脂聚合物溶液流变特性

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三种典型炸药晶体微塑性与撞击感度的相关性

含能材料 2020年第11期28卷 1102-1108,I0006页

作者：温茂萍付涛唐明峰谭凯元徐容陈天娜中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

为了研究单质炸药晶体微观性能对混合炸药宏观力学行为和撞击感度的影响,研究了梯恩梯(TNT)、黑索今(RDX)与奥克托今(HMX)三种常用炸药晶体的微塑性表征方法,并将炸药晶体的微塑性与单质炸药撞击感度进行了相关性分析。采用纳米压痕技... 详细信息

为了研究单质炸药晶体微观性能对混合炸药宏观力学行为和撞击感度的影响,研究了梯恩梯(TNT)、黑索今(RDX)与奥克托今(HMX)三种常用炸药晶体的微塑性表征方法,并将炸药晶体的微塑性与单质炸药撞击感度进行了相关性分析。采用纳米压痕技术对三种常用炸药晶体进行了微弹性与微塑性的测试与计算,提出了以塑性能量与压痕总能量之比(ηP)量化炸药晶体微塑性的计算方法。结果表明:与压入深度计算的微塑性(δh)相比,本研究获得的炸药晶体微塑性ηP与粉末态单质炸药的撞击感度(P)达到95.8%的线性相关。本研究提出的炸药晶体微塑性量化方法将炸药晶体微塑性与其撞击感度建立起高度线性关系,为评价炸药安全等级提供了一种微观表征方法。

关键词：炸药单晶纳米压痕微塑性撞击感度

HTPE/增塑剂共混体系相容性的分子动力学模拟

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含能材料 2014年第5期22卷 588-593页

作者：蔡贾林郑申声郑保辉罗观中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621900

用分子动力学(MD)方法模拟研究了粘结剂端羟基聚醚(HTPE)与增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP),癸二酸二辛酯(DOS)和邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的相容性及HTPE/增塑剂共混物的玻璃化转变温度(Tg)。结果表明,当共混体系中存在较强的分子间氢键作用... 详细信息

用分子动力学(MD)方法模拟研究了粘结剂端羟基聚醚(HTPE)与增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP),癸二酸二辛酯(DOS)和邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的相容性及HTPE/增塑剂共混物的玻璃化转变温度(Tg)。结果表明,当共混体系中存在较强的分子间氢键作用时,通过分析结合能、径向分布函数和玻璃化转变温度,可综合评价HTPE与增塑剂的相容性。HTPE与三种增塑剂相容性的优劣顺序为HTPE/DBP>HTPE/DOS>HTPE/DEP;通过温度-比容关系得到了HTPE,HTPE/DBP,HTPE/DOS及HTPE/DEP四种体系的Tg,依次为190.26,176.30,168.82,178.33 K。

关键词：物理化学端羟基聚醚(HTPE) 增塑剂相容性分子动力学模拟

炸药晶体结构形态调控——研究进展及发展建议

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含能材料 2020年第9期28卷 874-888,I0007,I0002页

作者：李洪珍中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

炸药晶体的结构形态是决定其安全、力学、相容性、长贮性、起爆、爆轰等性能和用途的本质要素。针对现用高能炸药的特点和不足,设计和调控炸药晶体结构形态以提升炸药性能,进而改进和拓展炸药用途已成为含能材料发展的一个重要方向。本... 详细信息

炸药晶体的结构形态是决定其安全、力学、相容性、长贮性、起爆、爆轰等性能和用途的本质要素。针对现用高能炸药的特点和不足,设计和调控炸药晶体结构形态以提升炸药性能,进而改进和拓展炸药用途已成为含能材料发展的一个重要方向。本文主要分析和总结了炸药的多晶型、颗粒形貌、晶体品质和聚集结构等晶体结构形态特征的结晶控制原理和方法的研究发展状况,并重点分析讨论了高品质降感炸药、球形炸药、微纳多级结构炸药等新型结构炸药的晶体结构特征、主要性能和应用前景。结合当前炸药结晶存在的主要问题,基于炸药晶体工程思想给出了相应的发展建议,期望为炸药的生产、加工和应用提供指导。

关键词：炸药晶体结构形态晶型晶体品质颗粒形貌聚集结构过程控制性能