用修正的 KHT 状态方程预报炸药爆轰性能

目的预报炸药的爆轰性能．方法修正部分气态爆轰产物的ＫＨＴ状态方程参数及游离Ｃ的Ｃｏｗａｎ状态方程参数,计算ＣＨＮＯ炸药的爆轰参数及圆筒试验过程．结果计算结果与实验结果相吻合．结论修正的ＫＨＴ状态方程能够较为准确地预报炸药的爆轰性能．     

爆轰过程中游离碳的状态研究

目的 研究高密度负氧平衡炸药爆轰过程中游离碳的状态。方法 结合爆轰合成纳米金刚石数值结果以及对固相爆轰产物的实验研究,对爆轰过程中游离碳的状态进行讨论。用具有明确物理意义和纯石墨,金刚石,超微金刚石和类液碳的状态方程对多种炸药的爆速进行计算。结果与结论 用超微金刚石和类液碳的状态方程比用纯石墨和金刚石的状态方程预报的炸药爆轰参数更接近实验值,证明高密度负氧平衡炸药爆轰时ＣＪ点上游离碳主要是以液态或     

有氧化剂(AP)含铝炸药水中爆炸数值模拟

为了实现含有氧化剂AP的含铝炸药(下称PBX—3炸药)的水中爆炸参数的预估,利用Φ50 mm圆筒试验确定了PBX—3炸药爆轰产物JWL状态方程参数;并在此基础上开展了PBX—3炸药水中爆炸数值模拟,计算得到了冲击波峰值压力、比冲击波能和气泡脉动周期,计算结果与试验结果吻合良好。研究结果表明,基于圆筒试验确定的爆轰产物JWL状态方程参数,可以准确计算有氧化剂含铝炸药的水中爆炸参数,对于该类炸药的能量评估有一定参考价值。     

基于KHT程序的RDX基含铝炸药JWL状态方程参数预测研究

为预测炸药的JWL状态方程参数,根据KHT状态方程编制了KHT程序,计算得到的RDX基含铝炸药的爆轰参数与实验值具有良好的一致性,证明了KHT程序的可信性.在此基础上,利用KHT程序计算的爆轰产物等熵膨胀数据,对RDX基含铝炸药的JWL状态方程参数进行了预测.将预测的JWL状态方程参数输入到AUTODYN软件中,对1 kg RDX基含铝炸药水下4.7 m爆炸试验进行了数值模拟仿真,对比了不同爆距处冲击波压力峰值的试验值与仿真值,两者符合较好. 研究结果表明,利用KHT程序计算的等熵膨胀数据对JWL状态方程参数进行预测是可行的,预测的参数是可用的.      

基于爆轰产物膨胀驱动金属加速能力的评定方法

研究炸药爆轰驱动与加速金属能力的表征与评定方法,为炸药的选型与应用等提供理论和技术支撑。基于瞬时定容爆轰和产物等熵膨胀假定,分别采用多方指数型状态方程和JWL状态方程推导了爆轰驱动与加速金属的驱动压力模型和驱动能量模型;采用所得到的模型对6种典型炸药进行了计算,并分析了驱动压力和驱动能量随爆轰产物膨胀进程的变化规律;在此基础上,提出了表征与评定炸药爆轰驱动与加速金属能力的参数——驱动压力指数(Kp)和驱动能量指数(KE)。研究结果针对炸药爆轰驱动与加速金属的能力提供了定量表征与评定方法,为炸药爆轰性能和驱动与加速金属能力的关联性给出了理论依据。     

PETN炸药爆轰参数的数值模拟

用吉布斯自由能最小原理,通过解化学平衡方程组,求解PETN炸药爆轰产物系统的平衡组分,计算结果与用BKW和LJD方法计算的结果相近.用自编的程序从碳的石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相4种相态中确定出炸药爆轰产物中游离碳更可能存在的相态,并用此相态计算碳的Gibbs自由能,以WCA状态方程作为爆轰气相产物的物态方程,对PETN炸药爆轰参数作了预言,爆轰CJ点的爆速、爆压和爆温的计算结果与实验值吻合得很好.     

DNAN基熔铸炸药JWL状态方程参数的预估方法

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.      

二级煤矿许用乳化炸药爆轰参数的理论计算

采用B-W法则预测二级煤矿许用乳化炸药的爆炸产物,同时运用盖斯定律、热力学定律及C-J爆轰理论对该炸药的爆轰参数进行理论计算。结果表明:理论计算得出的爆轰参数与实验测得的结果相当,说明该计算方法将对其它煤矿许用乳化炸药配方设计具有一定的指导意义。     

利用LS-OPT软件自动标定DNAN/RDX熔注炸药JWL状态方程参数

爆轰产物状态方程是预估炸药做功能力的重要手段. 为拟合JWL状态方程参数,使用铜和钨两种阻抗相差较大的金属飞片进行炸药驱动飞片实验,得到两组飞片自由面中心点速度-时间曲线. 使用试错法及LS-OPT软件自动标定两种方法标定了钨飞片工况下的DNAN基熔注炸药（DNAN/RDX 40/60）JWL状态方程参数,试错法得到结果的计算曲线与实验曲线对比误差为16.86%,自动标定的误差为3.04%. 再使用自动标定得到的参数对炸药驱动铜飞片的过程进行数值模拟,与铜飞片的实验曲线进行对比,误差为4.60%. 研究表明,LS-OPT软件自动标定的方法可用于标定DNAN基熔注炸药JWL状态方程参数,与传统拟合方法相比,可避免进行大量的人工计算,得到的结果更为准确.      

VLW状态方程简介

从维里(Virial)理论和相似论出发,建立了新型爆轰产物状态方程,命名为VLW状态方程。本状态方程由于压力适用范围广,已广泛用于高压下炸药爆轰性能和火药燃烧性能参数的计算,而且可望发展从常压到几十万大气压内均适用的P,V,T普适关系式。     

玻璃微球敏化的乳化炸药数学模型

通过建立玻璃微球型乳化炸药爆轰反应数学模型,从微观力学角度分析研究了玻璃微球敏化的乳化炸药爆轰机理,理论计算了其爆轰反应区长度、爆轰反应时间以及爆压、爆热、爆速等爆炸特性参数,计算结果与实验结果能够较好地吻合.研究结果表明乳化炸药爆轰反应区宽度和爆轰反应时间随着装药密度的增加而增加,其中爆轰反应区宽度的增加是导致乳化炸药爆速不随装药密度线性增加的主要原因.     

含水量对乳化炸药爆轰参数的影响

采用B-W法则预测炸药爆炸产物,科用爆轰理论对岩石型乳化炸药不同含水量的爆轰参数进行了理论计算.结果表明理论含水量的不同对乳化炸药爆轰参数有极大的影响.     

爆压对炸药近场水中爆炸冲击波能的影响

为了研究爆轰压力对炸药近场水中爆炸冲击波能的影响,根据爆轰理论计算得到了不同爆压的太安炸药的JWL状态方程参数,在此基础上针对不同爆压太安炸药开展了水中爆炸数值模拟,得到了不同爆压的近场冲击波能。结果表明:爆压的变化对近场冲击波能具有显著影响,爆压太高或太低都不利于在近场形成较高的冲击波能;存在"合适的爆压",使得炸药水中爆炸近场的冲击波能较高。对于太安炸药而言,该"合适的爆压"不是一个爆压值,而是一个爆压范围,即9~13 GPa。研究结果对于反鱼雷鱼雷用炸药的配方设计具有一定参考价值。     

HATO爆轰性能的理论计算

根据Gibbs自由能最小原理,利用BKW状态方程程序对新型高能不敏感离子型含能材料HATO的爆轰性能进行了计算。通过测定爆速对计算结果进行了验证。结果表明,该方法的理论计算值与实验值非常接近。计算得到的HATO爆容值相比其他单质炸药更大,有助于提高炸药的做功能力。     

颗粒特征尺寸对爆炸驱动惰性金属颗粒运动的影响

在炸药中添加惰性金属颗粒,形成一种特殊的非均质炸药。当炸药爆炸后,惰性颗粒在爆炸产物及爆轰波的驱动下,颗粒能达到较大的速度,对一定方向和范围内的目标造成毁伤效应。由于惰性颗粒在空气中存速能力较差。速度很快衰减,因此可以有效控制颗粒飞散距离。颗粒在炸药中的位置、颗粒的形状以及颗粒抛撒速度对颗粒运动过程和抛撒范围的研究具有重要作用。基于有限元分析软件AUTODYN,建立炸药爆轰驱动单颗粒惰性金属颗粒模型。对炸药爆轰驱动不同位置惰性金属颗粒以及颗粒不同特征尺寸的最大初速度进行计算,对计算结果进行了分析,得到了以上参数对颗粒抛撒初速度的影响及抛散初速度的宏观规律。计算结果为研究爆轰驱动粒子群机制提供了重要的理论依据。     

含铝炸药爆轰数值模拟研究

对含铝炸药25nm和50nm圆试验进行了二维爆轰数值模拟,标定了含铝炸药JWL状态方和反应速率方程参数,为检验含铝炸药爆轰模型及其相关参数的合理性,对含铝炸药驱动金属平板试验进行了二维爆轰数值模拟,得到了与实验值相符合的结果,分析了铝粉在炸药爆轰中的反应情况和约束条件对含铝炸药爆轰性能的影响。结果表明,铝粉主要在爆轰后期与炸药爆轰产物反应释放能量。     

炸药爆轰合成超微金刚石的数值模拟

在相变模型基础上对炸药爆轰过程中超微金刚石的合成进行数值模拟，用简单反应速率函数估算炸药爆轰反应区的热力学参数，用动力学有限元程序DYNA2D模拟爆轰产物的膨胀过程，按均匀成核和长大两步模拟爆轰过程中游离碳相变成金刚石的过程，同时考虑金刚石在爆轰产物膨胀过程中的石墨化。计算了不同装药条件和保护条件下金刚石的成核率，长大线速度，石墨化率，金刚石得率及粒径分布等信息，对计算结果进行分析和讨论。     

固体炸药反应速率方程与状态方程的相容性研究

炸药与产物的状态方程、反应速率方程和混合法则构成描述固体炸药起爆和爆轰过程的本构方程．由于反应速率方程和状态方程都有多种形式，而且都有独立的标定方式，它们通过一个假定的混合法则联系起来，其相容性没有确认．用这样一组方程去描述炸药起爆起和爆轰时反应区中高温、高压和高速的化学非平衡状态，其有效性也没有保证．本文提出了一种利用拉格朗日实验及其分析方法来确定上述本构方程相容性的方法．文中标定了三种TNT炸药的本构方程．将标定的本构方程用于一维数值模拟计算中，较好地模拟了这些炸药的拉格朗日实验结果和楔形实验结果．     

基于不同状态方程的聚能装药爆轰波形对比及验证

为了对典型JO-9159聚能装药的爆轰波形进行分析,分别通过JWL状态方程、JWL与γ律联合方程表征JO-9159聚能装药的爆轰产物状态,计算得到了基于不同状态方程的爆轰波传播轨迹。采用高速扫描相机获得了该装药在特定位置处的爆轰波形随时间的变化规律,通过仿真与试验结果对比表明:通过JWL与γ律联合方程计算得到的爆轰波传播轨迹与试验结果更为接近,说明该方程可以更准确地描述JO-9159聚能装药的爆轰产物状态。研究结果可为聚能装药爆轰波形分析及破甲战斗部设计提供参考。     

物质点法在爆轰波碰撞炸药猛度试验中应用

使用常规有限元法对炸药爆轰过程进行数值计算时,网格大尺度畸变,往往导致求解精度低,甚至求解失败的情况.采用同时兼顾拉格朗日方法和欧拉方法优点的物质点法(MPM)对爆轰波碰撞炸药猛度试验进行数值计算,得出爆轰波碰撞过程及其在铅柱中传播的应力、应变分布.与试验结果进行对比得知,铅柱压缩误差仅为0.17%.由此验证了物质点法在炸药猛度试验应用中的准确性,为爆轰波传播、碰撞过程分析及炸药猛度测试提供了一种新方法.