炸药冲击损伤及损伤炸药冲击起爆实验研究

采用炸药爆炸冲击加载的方法,对PBX炸药进行冲击损伤实验,测试炸药冲击前后的密度变化,并利用扫描电镜(SEM)对炸药的剖面进行细观观察,同时对损伤炸药的冲击起爆过程进行了实验研究. 通过比较不同损伤程度PBX炸药的压力变化历史得到,炸药损伤越严重,波阵面成长越快,冲击感度越高.     

HMX/黏结剂体系摩擦特性及抗过载性能

为了改善HMX基混合炸药的摩擦性能和抗过载性能,采用氟橡胶和顺丁橡胶包覆奥克托金（HMX）颗粒,获得HMX/粘结剂混合体系样品,利用扫描电镜观察包覆前后HMX的形貌变化,通过滑移力测量仪与摩擦感度仪测试样品的摩擦性能,最后考核HMX基混合体系的抗过载能力。实验结果表明:氟橡胶和顺丁橡胶能够对HMX炸药颗粒有效钝感和减摩,其中顺丁橡胶包覆后的HMX基混合炸药体系摩擦特性更优良,且通过了抗过载实验考核。     

梯恩梯密度对冲击波感度的影响

采用大隔板法、电测法、压阻法及高速摄影技术,对几种不同密度的压装和注装梯恩梯药柱,做了一系列的实验,得到了不同装药方法下各种密度的50％爆轰时隔板厚度、起爆压力和起爆深度。实验结果表明,炸药成型方法和密度对冲击波感度有明显的影响。     

准等熵加载下PBXC03炸药起爆响应特性实验研究

为了探寻在准等熵加载下炸药的起爆响应特性和爆轰成长规律问题,利用磁驱动加载设备CQ-4装置和多路光子多普勒测速技术PDV,建立了炸药1维准等熵加载起爆响应试验测试系统.在1次准等熵加载下获得5个不同厚度的高聚物粘结炸药PBXC03响应背面粒子速度时间历史,得到炸药准等熵加载起爆爆轰成长特性.实验结果表明,获取的各个厚度炸药样品背面的粒子速度波形干净,细节清楚.准等熵加载进入炸药后,在传播的过程中首先由于波的追赶作用而形成前导冲击波.而且,准等熵加载下起爆机制与冲击起爆机制存在明显的差异,准等熵加载在较强冲击波形成前,热点形成较少,炸药几乎不发生反应;形成较强冲击波后,炸药响应表现为由热点机制主导的冲击起爆爆轰成长特性.      

缓冲装置对炸药装药抗过载安定性影响研究

采用大型落锤模拟加载系统研究了缓冲装置对炸药装药抗过载安全性的影响。结果表明,缓冲装置可以对炸药进行有效保护;缓冲装置改变了外部载荷的特征,使得外部载荷不容易使炸药点火,进而提高了炸药的抗过载安全性,为战斗部的装药设计提供依据。     

损伤炸药反应速率及起爆的数值模拟

在PBX炸药冲击损伤和冲击起爆实验的基础上,采用拉格朗日分析方法对损伤炸药的化学反应速率方程进行整体标定,并对损伤炸药的冲击起爆过程进行了数值模拟. 结果表明,损伤炸药冲击波感度提高,得到了损伤炸药化学反应速率方程相关参数的变化规律.     

高阻炭刷制备工艺和性能的研究

使用改性环氧树脂为粘结剂,以5种不同种类的石墨粉为原料制备交流串激式高速电机用高阻炭刷．利用X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）对所研制的高阻炭刷样品的微观结构和形貌进行了测试分析,探讨了成型压力和磨粉粒度等工艺条件对研制的高阻炭刷样品性能的影响．实验结果表明：采用粒径〈75μm的T石墨粉为原料,成型压力为100MPa制备的高阻炭刷样品的体积密度、电阻率、抗折强度、洛氏硬度和电机运行时的火花等级等性能指标与英国摩根公司和日本东洋碳素股份有限公司生产的高阻炭刷相似,使用寿命可达380h．     

导电纤维丝团在严酷弹道环境下的性能研究

为研究强冲击过载、高速旋转及高抛撒速度等严酷弹道环境对导电纤维丝团的工作性能影响,对两种典型结构丝团进行了理论分析与试验研究. 结果表明,高过载对丝束强度影响较大,丝轴两端具有挡轮结构的丝团抗过载性能要远远高于无挡轮结构的丝团,使得丝团能够适应各种强过载冲击. 通过理论分析得到了母弹或子弹旋转运动条件下丝团与子弹发生相对转动时的判据及丝束的损伤判据,还得到了子弹抛撒丝团时的丝束损伤判据. 研究结果可为丝团适应严酷弹道环境的结构设计提供依据.     

增韧氧化铝陶瓷的层裂强度及压缩损伤研究

采用一级轻气炮对增韧ZTA 95/10陶瓷进行一维应变冲击压缩,通过激光干涉测速技术测量样品的自由面速度剖面,计算经过冲击压缩后残余的层裂强度,分析了其与加载应力的关系,并与未增韧的AD95陶瓷进行了对比,讨论了冲击压缩损伤程度随加载应力的变化关系以及增韧效果. 结果表明:加载应力在其雨贡纽弹性极限σ_HEL(约4.1 GPa)以下,ZTA 95/10陶瓷的层裂强度基本稳定,平均值为0.39 GPa,材料未发生压缩损伤;超过σ_HEL,层裂强度逐渐降低,开始发生压缩损伤;层裂强度在1.5倍σ_HEL附近降低到0,表明压缩损伤程度比较严重. 与AD95陶瓷相比,加载应力在3.7 GPa(AD95陶瓷的冲击压缩损伤阈值应力)以下,两种陶瓷的层裂强度基本相当;加载应力进一步增大,AD95陶瓷的层裂强度快速降低,而增韧后的ZTA 95/10陶瓷的层裂强度下降并不明显,表明ZTA 95/10陶瓷的压缩损伤程度远小于AD95陶瓷,这在一定程度上体现了增韧效果.      

冲击损伤对PDC侧压强度的影响

利用Instron1342型材料试验机以及SHPB冲击加载装置,通过二次破坏性侧压加载,测试聚晶金刚石复合片(Polycrystalline diamond compacts,PDC)试样损伤前后的侧压强度。研究结果表明:提高加载速率可以提高PDC的侧压强度,而增加PCD厚度则使PDC抗侧压能力降低;另一方面,加载速率越高,PCD层越厚,由冲击载荷引起的PDC内部损伤就越严重,前、后2次加载测得的PDC抗侧压强度差异就越大。     

高低温环境对不同炸药结构影响研究

为了考察高低温环境对炸药结构的影响,采用一种以RDX为主要基体的压装炸药和一种以DNAN为主要载体的熔铸炸药,对两种炸药结构分别进行高低温冲击试验。对试验后的样品采用CT扫描进行检验,并结合计算软件对高低温过程中的形变进行了模拟计算。结果表明,RDX为主体的压装炸药在高低温冲击过程中容易产生微裂纹,且裂纹容易出现在药柱最大外端面处,DNAN基熔铸炸药则较适合在温度变化条件下使用。     

热冲击对以RDX为基的压装PBX炸药装药尺寸和密度的影响

为了评价一种以RDX为基的压装PBX炸药的装药尺寸稳定性,利用高低温度交替冲击试验,研究热冲击对JHL-X炸药装药尺寸稳定性的影响。采用炸药药柱径向和轴向尺寸变化率和密度变化率表征了炸药装药尺寸的稳定性,用线膨胀仪测试了压装PBX炸药线膨胀系数(CET),分析了CET的变化对炸药药柱轴向尺寸的影响。结果表明,压装PBX炸药药柱经受热冲击循环过程中,轴向和径向的尺寸变化率以及密度变化率随热冲击温度的升高而增大,随温度的降低而减小,轴向尺寸和径向尺寸的变化率相当。与试验前比较,试验后恢复至常温的炸药药柱密度和轴向尺寸分别增大0.6%和0.75%,而径向尺寸减小0.3%。     

钝感剂及装药工艺对炸药燃烧转爆轰的影响

分析了高密度成型炸药装药的燃烧转爆轰(DDT)过程及其特性,采用电探针法分别研究了钝感剂以及熔铸与压装两种装药工艺对炸药DDT的影响,对比了不同条件下炸药发生DDT的诱导爆轰距离。结果表明,高密度成型装药的DDT过程,主要是燃烧压缩波汇聚形成冲击波,并诱发爆轰的机制。由于钝感剂具有较大热容和较小导热系数,炸药中加入钝感剂,使炸药的诱导爆轰距离变大。熔铸炸药抗压强度低于压装炸药,且呈一定的脆性,在燃烧过程中易发生破碎,导致燃烧面增大,并进一步提高燃速,因此熔铸工艺可以减小炸药的诱导爆轰距离。     

碳纤维/环氧树脂复合材料在爆炸冲击下的微损伤分析

采用光学显微镜和 JEM- 6 30 1F场发射扫描电镜 ,观察了多向编织碳纤维 /环氧树脂复合材料在不同载荷下的断口和微损伤形貌 ,并分析其破坏形式和损伤过程。目的是为复合材料的结构设计和制造提供依据。实验结果表明 :低速加载下断裂过程依赖于应力的传递特性 ,表现为脆断 ,纤维断裂主要是由纤维表面缺陷引起的。在爆炸冲击下 ,试件碎裂区纤维呈现出剪切断裂和脱粘拔出 ,纤维间树脂呈层状或河流状花样 ;爆炸产生的复杂应力将首先择优作用于编织束界面上 ,形成沿束界面扩展的裂纹     

爆破载荷作用下围岩裂隙发展特征试验研究

为研究爆破载荷条件下围岩损伤范围与裂隙扩展行为问题,以云南红河州咪的隧道爆破开挖为背景,通过理论分析与室内模型试验分析方法,以Froude比例法建立爆破载荷作用下裂隙发展试验模型,分析爆破载荷作用下围岩试样的动态力学与裂隙发展趋势.结果表明:通过对空气间隔装药孔壁压力计算得到应力波作用下裂隙范围计算公式,同时基于爆生气...     

PBX9501炸药冲击响应的物质点法模拟

采用Uintah计算程序中的物质点方法对PBX9501炸药的冲击响应进行了细观数值模拟.基于PBX9501的细观显微图像建立了相应的二维计算模型,并通过以固定速度运动的活塞对炸药进行冲击加载.模拟结果表明,冲击加载下在炸药颗粒边界出现较大的塑性应变,随后,塑性应变能转化为热能,导致颗粒边界区域温度急剧升高形成热点.文中还研究了冲击波强度对炸药冲击响应的影响,发现随着冲击波强度的增加塑性应变和温升分布并未发生明显改变,但是塑性应变和温升的值都大幅增加.也就是说,冲击波强度越大,导致的热点温度越高.     

充压壳体在爆炸冲击波作用下的毁伤特性研究

为了得到充压壳体在爆炸冲击波作用下的毁伤规律,利用LS/DYNA软件,研究了充压壳体在爆炸冲击波作用下的毁伤模式。首先,利用数值模拟对比验证了柱壳在侧向爆炸载荷作用的三种毁伤模式;然后,考察了在炸药当量不变的情况下,不同壳体内压、不同炸距对壳体中心点位移的影响。结果表明:数值模拟结果与试验结果可以很好地吻合,能够准确反映壳体的毁伤特性;当壳体内压保持不变时,壳体中心点位移随着炸距的增大而减小;并且当炸距大于某一临界距离时,壳体中心点位移存在回弹区。当炸距保持不变时,壳体中心点位移随着内压的增大而减小;并且当壳体内压大于某一临界压力时,壳体中心点位移存在回弹区。研究结果可为毁伤评估及目标防护设计等提供了一定的参考。     

PTFE/Ti/W含能材料爆炸冲击反应特性研究

作为一种新概念高效毁伤元,PTFE基含能材料不仅可以对目标实现动能侵彻毁伤,还可在冲击条件下发生化学反应,产生内爆效应,从而提高毁伤效能.文中通过试验方法研究了不同W质量分数PTFE/Ti/W含能材料在炸药爆炸冲击加载条件下的化学反应特性,并与不含活性Ti的惰性PTFE/W材料进行对比.采用狭缝装置及高速摄像系统记录了含能材料的冲击反应过程,利用试验测量数据计算了含能材料的动力学参数,并讨论了不同材料的反应释能差异.结果表明,PTFE/Ti/W含能材料在炸药驱动下的化学反应具有非自持性,传播距离、W粉质量分数及孔隙度对反应释能影响显著.