DNP/HMX熔铸炸药成型工艺研究

3，4-二硝基吡唑（DNP）在能量密度、安定性等方面性能优异，是具有广阔应用前景的新型熔铸炸药载体. 为研究DNP基熔铸炸药装药工艺和成型规律，以DNP/HMX（40/60）熔铸炸药为实验配方，采用数值模拟与实验验证相结合的方法，研究冒口预热工艺对DNP/HMX熔铸炸药装药冷却凝固时间与装药缺陷的影响规律，并在此基础上通过数值模拟方法研究大尺寸DNP/HMX熔铸炸药成型工艺. 结果表明:冒口预热工艺能够改变装药内部凝固顺序，保证补缩通道持续畅通，从而有效减少药柱内缩松产生；装药尺寸对炸药成型过程影响显著:随着装药尺寸增加，相同工艺条件下药柱冷却耗时大幅延长，缩松占比明显上升，需要更高冒口预热温度消除药柱内缩松；尺寸超过临界值后，仅靠冒口预热工艺已无法消除药柱内部缩松.      

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。     

钝感火药装药膛内实际燃烧规律的研究

目的 研究钝感火药装药膛内的实际燃烧规律,方法 制备一种双基钝感火药,并在大口径火炮上进行射击实验,用内弹道势平衡的方法研究了该钝感火药装药膛内的实际燃烧规律,结果 采用钝感火药装药后,膛内实际燃烧的热平衡点参数向后移动,钝感 火药装药燃气生成函数可分别用三次函数和二次函数的拟合式表示,其膛内实际燃烧速度函数可表示为以相结压力冲量为自变量的指数函数或正比函数,结论利用内弹道势平衡方法研究钝感火药装     

不同点火因素对爆轰波传播影响的数值模拟

采用二维守恒元与求解元方法(简称CE/SE方法)对脉冲爆轰发动机汽油/空气两相爆轰内流场进行数值模拟,获得了脉冲爆轰发动机内流场的变化规律.分别研究了不同点火能量、点火位置和点火方式对燃烧转爆轰过程(简称DDT过程)的影响.计算结果表明,点火能量越大形成稳定爆轰波所需要的时间越短,即燃烧转爆轰时间和距离越短,并且当点火能量过小时则不能形成燃烧转爆轰过程;从不同位置处点火计算得出,存在一个最佳的点火位置,使得燃烧转爆轰形成距离最短,形成时间最少,文章所研究尺寸结构的脉冲爆轰发动机的最佳点火位置为距封闭端2倍管径处;通过两点点火和单点点火的计算结果比较发现,适当的多点点火可以诱导爆轰的形成,能够缩短燃烧转爆轰的时间和距离.以上研究结果可以为脉冲爆轰发动机的点火起爆及燃烧转爆轰的实验研究提供理论指导,并为发动机的结构改进提供参考.     

圆柱装药爆轰驱动的动力学模型

目的　研究圆柱装药爆轰驱动问题; 方法　在一定假设条件下建立圆柱装药爆轰驱动壳体膨胀的动力学模型和计算方法,针对算例进行计算,并对比Ｇｕｒｎｅｙ 模型计算结果和二维数值模拟结果分析其适用性;结果　得到了动力学模型; 结论　动力学模型能够反映爆轰驱动过程的本质并具有工程应用价值;     

毫米级光滑圆管内爆轰波起爆距离实验研究

由于在脉冲爆轰发动机进口端设置微孔可有效促进爆轰起爆,故通过高速相机拍摄在初始压力为10–100kPa下等当量比丙烷/氧气的火焰传播过程研究了毫米级圆管中缓燃向爆轰转捩（deflagration to detonation transition,DDT）距离,实验在长为1930mm,管径分别为0.5、1、2、4mm的管道中进行。实验结果表明：面积发散（ξ）效应导致DDT距离与管径和初始压力不同的变化关系,当初压低于60kPa以下时,DDT距离与管径呈线性关系,而当初压在60kPa以上时,DDT距离大致在100-200mm,随管径的变化并不明显。而在同一管径下,DDT距离随初始压力的增大而减小且呈现反比关系,这与大尺度下DDT距离与初压的关系相似。最后,通过讨论边界层厚度对DDT距离的影响得到区分大小尺度DDT模式的临界值。     

超细钝感HMX小尺寸沟槽装药爆轰波传播速度的测试与分析

为了研究超细钝感HMX在小尺寸沟槽装药条件下爆速与装药尺寸的关系,设计加工了实验基板,建立了爆速测试方法,分别测定了不同沟槽尺寸下的爆速. 通过对数据进行分析处理,得出了超细钝感HMX的极限爆速为8.56mm·μs-1,极限尺寸为1.2mm×1.2mm,并分别给出了该炸药装药爆速与装药尺寸关系的半经验与经验关系式,为该炸药在微火工领域的应用提供了依据.     

一种DNAN基熔铸炸药铸装工艺安全性分析

为确保DNAN基混合炸药在铸装工艺过程中的安全性,以RZD-1炸药为研究对象,通过工艺安全性分析,获得了安全性风险因素及分类。利用数值仿真和试验测试,对炸药本质安全特性、相容性、热刺激等安全性影响因素进行了研究与分析。结果表明,炸药本质上是安全的,工艺过程中含能固相组分热损伤导致炸药本身机械感度的升高有限(≤40%),符合安全使用要求。装药在熔混和冷却凝固工艺过程中内部温升最大不超过3.5℃,不存在热爆炸的可能。由此证明DNAN基熔铸炸药铸装工艺是安全的。     

最大熵原理在钝感熔铸炸药配方设计中的应用

针对含HMX或RDX的熔铸炸药降低冲击感度、提高使用安全性的需要,以最大熵为评价准则提出了钝感熔铸炸药的配方设计方法,并以此方法获得了能量和安全性俱佳的钝感熔铸炸药配方.选取NQ/HMX/TNT-36.1/33.9/30.0和NQ/RDX/TNT-34.5/25.5/40.0配方制备熔铸装药试样并进行爆速和枪击感度测试,结果显示两试样分别相对Octol 70/30和Cyclotol 60/40爆速仅降低2%～4%,但枪击感度大幅度降低,说明两试样在能量损失较小的情况下安全性大幅度提高,使能量和安全性俱佳,证明了本配方设计方法的可行性.     

PETN为基挠性炸药在精细装药中的应用

选用PETN炸药为主体炸药、室温硫化甲基硅橡胶为粘接剂,研制出了一种挠性混合炸药。该混合炸药具有临界直径小,直径效应弱等特点,适用于小直径装药技术(如爆炸逻辑网络技术的装药)。介绍了具体的混药工艺、原理,分析了影响工艺的主要因素,实际测定了该混合挠性炸药在基板方形沟槽中爆轰传播的临界截面积和直径效应(D～1/S)。     

冲击加载下两种典型抗高过载炸药的损伤特性

为研究冲击加载条件下典型抗高过载炸药的损伤特性,基于隔板实验的方法开展了两种典型抗高过载炸药的冲击损伤实验。通过改变隔板厚度,在炸药中产生不同程度的损伤。利用CT系统和扫描电镜研究了不同冲击加载条件下样品的损伤特性。结果表明,损伤后样品的密度变化与成型工艺有关,浇注成型炸药损伤后密度变小;而压装成型炸药损伤后密度变大。浇注炸药的扫描电镜结果表明,随着冲击强度的逐渐增大,炸药晶体与黏结剂之间的脱粘现象越明显,微孔洞也逐渐增大增多。     

爆炸冲击作用下钢筋混凝土板的动态响应研究

为研究爆炸载荷下钢筋混凝土板的动态响应,基于量纲分析得到了球形装药质量、爆心距和钢筋混凝土靶板挠度之间的无量纲关系.利用有限元软件AUTODYN建立空气-炸药-钢筋混凝土板的三维数值模型,考虑炸药、空气和靶板之间的流固耦合相互作用,模拟结果和实验结果基本吻合.改变固支条件为四边固支,控制单一变量,分别得到装药质量和爆心距对靶板挠度的影响规律.结果表明,保持爆心距一定,当比例距离大于0.6 m/kg^1/3的情况下,即不考虑近场爆炸和接触爆炸,钢筋混凝土板中心挠度随装药质量增加近似呈线性递增趋势;而当改变爆心距时,挠度随爆心距的增加近似呈指数递减趋势.     

岩石巷道周边双向聚能定向断裂控爆技术

传统光面爆破法受原理本身的局限应用效果不佳。针对这一情况,基于聚能爆破原理,采用ANSYS/LS-DYNA软件对无限岩体中的柱形药包爆破进行数值模拟。根据爆破特性,选取塑性炸药,采用高能炸药燃烧模型、Johnson-Cook塑性材料模型及切缝聚能爆破的定向断裂爆破方式。结果表明:聚能爆破比传统光面爆破形成的岩石裂缝长,裂纹增长率为91%～117%。根据东保卫煤矿地质条件,将PVC聚能被筒作为双向聚能爆破装置,确定技术参数。工业实验结果证明,双向聚能定向爆破有效提高了岩石巷道成型质量及巷道掘进速度,经济效益良好,具有推广应用价值。     

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。     

RDX基含铝炸药本构关系实验研究

为了获取RDX基含铝炸药的本构关系,采用分离式霍普金森实验技术,对RDX基含铝炸药进行了冲击压缩实验和微观组织分析,获取了其在820~1400s-1应变率范围内的宏观力学性能和微观破坏模式。结果表明：该RDX基含铝炸药的宏观力学性能和微观破坏模式均与应变率密切相关,采用修正的朱-王-唐(Z-W-T)非线性粘弹性本构模型可较好的描述该RDX基含铝炸药的力学行为,拟合曲线和实验曲线吻合良好。     

飞秒激光烧蚀炸药的冲击压力数值模拟

飞秒激光能够在极短时间内烧蚀炸药产生高温高压等离子体,飞秒激光烧蚀炸药技术可用于精密加工炸药元件和安全处理废旧弹药.为深入探讨飞秒激光烧蚀炸药作用规律,采用非线性有限元计算方法,建立了飞秒激光烧蚀炸药过程的起爆计算模型,对飞秒激光烧蚀LX-17和LX-10两种炸药过程进行了数值模拟计算,获得了不同飞秒激光能量作用下等离子体和炸药中的压力分布规律.计算结果表明,在飞秒激光烧蚀炸药的过程中,烧蚀产物等离子体和激光作用区外附近炸药的初始压力较高,但是由于激光烧蚀区域极小,炸药内冲击波压力迅速衰减,没有发生起爆现象.      

近爆冲击波和破片复合作用下混凝土空心砌块墙防护技术研究

为探究在不同冲击波和破片复合荷载作用下混凝土空心砌块填充墙的损伤特征和防护技术,通过ANSYS/LS-DYNA软件建立了混凝土空心砌块填充墙各部件、破片和炸药的模型,得到了比例距离、破片尺寸、起爆点对墙体的位移响应的影响以及在聚脲弹性体与钢丝网共同加固条件下墙体所能承受的极限炸药质量和较为经济的防护厚度.结果表明:通过与试验对比验证,本文的研究方法是可靠的;在近爆冲击波和破片复合作用的条件下,比例距离不能作为判定墙体受损严重程度的依据;同等质量下,减小破片尺寸使墙体破坏加重;改变起爆点对墙体破坏程度的影响微弱;在增加防护后,墙体抗爆性能明显加强,采用5 mm聚脲弹性体和钢丝网加固的墙体在炸药距离1.2 m时的能够抵抗的等效TNT炸药质量在8.296kg和11.376 kg之间;当炸药距离为1.2 m,等效TNT炸药质量为2.456 8 kg时,较为经济的防护手段是聚脲弹性体厚度和钢丝网钢丝直径均为3 mm.本文成果可为混凝土空心砌块填充墙抗爆性能及其防爆技术的研究提供重要参考.     

小口径聚能装药对反应装甲引爆效应数值模拟

基于AUTODYN-2D非线性动力学分析平台,对小口径聚能装药引爆典型爆炸反应装甲的力学和化学作用行为进行了数值模拟,得到了装药口径、药型罩锥角、药型罩壁厚和炸高对射流头部速度和起爆参量的影响规律.通过对射流作用爆炸反应装甲的引爆现象和夹层炸药中各点处压力变化进行特性分析,提出了综合判定爆炸反应装甲夹层炸药是否起爆的有效方法.研究结果为反坦克串联聚能战斗部前级装药设计提供参考.     

两种精密装配用奥克托金基炸药的成型及稳定性

为了解老化前后奥克托金基炸药(cyclotetramethylenete-tranitramine,HMX)(HMX/F23-11炸药,代号H-2)的性能稳定性,以期为标准炸药的研制提供技术支持,对HMX/F23-11炸药分别进行高温加速老化实验(1、3和5 a),采用测高仪获得老化前后试样的最大直径并计算质量等参量,采用差示扫描量热(differential scanning calorimetry,DSC)法得到老化前后药柱的放热曲线,获得了主要组分的特征量,同时选取另一种HMX基炸药(H-1)作为对比配方。结果表明:老化年限对两种炸药的最大直径、质量及组分等参数的影响均较小,两种炸药的性能均稳定;但由于H-1炸药老化前后的最大直径均大于标准圆筒的铜管内径,而H-2炸药老化前后的最大直径均小于铜管内径,因此H-2炸药可以作为标准炸药。     

聚氨酯泡沫材料密度对阴燃及向明火转化过程的影响

为了探讨材料参数对阴燃及向明火转化过程的影响,对水平放置在实验体中4种不同密度的聚氨酯泡沫进行阴燃实验研究,并选取2种典型密度材科利用气相色谱仪对气体产物进行分析,结合热分析研究材料密度对阴燃及向明火转化过程的影响机理.研究结果表明:在自然对流条件下,密度大的聚氨酯泡沫材料,反应产生的热量多.此外,密度大的聚氨酯泡沫在阴燃过程中产生较高浓度的CO气体,可提供充足的可燃气体,故更容易由阴燃向明火转化:而对于密度小的聚氨酯泡沫,在阴燃过程中产生的CO,CO2气体的量和消耗的O2的量变化小,放出的热量也较少,所以仅可以维持稳定的阴燃传播.材料密度对阴燃及向明火转化的过程有重要影响,实验结果对防止火灾事故的发生具有一定的现实意义.