碳基烧蚀材料高温氧化反应机理的分子动力学研究

本文采用基于紧束缚密度泛函理论的分子动力学,研究高温下碳基烧蚀材料三种模型(无缺陷、原子缺陷以及孔洞缺陷)的氧化反应机制．研究发现高温下的反应产物主要是CO和CO₂.CO的产生过程主要源于环氧基团中C-C键的裂解,而CO₂的形成则较为复杂,主要源于小分子团簇(C₂O₂、C₃O₁、C₄O₁)的裂解．C-C键裂解是石墨氧化反应的主要途径,C-O键形成是CO和CO₂生成速率的控制因素．此外,体系的温度、缺陷以及孔洞对石墨的氧化反应机制有重要的影响．通过分析氧化反应速率,计算得到三种模型氧化反应的活化能分别为7.56、2.4和1.6kcal/mol．缺陷越明显活化能越低,则氧化反应速率较高,无缺陷的模型由于活化能最高,其氧化反应速率最低．     

钇在高压下的弹性性质和相稳定性研究

运用密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),对钇的3种结构相(体心立方bcc、面心立方fcc和六角密排堆积hcp)的总能和电子结构进行计算,得到了hcp结构的状态方程、价电子分布情况以及各种相在不同压力下的弹性常数和体模量,结果表明理论计算与实验值吻合得很好,比用局域密度近似(LDA)方法有了很大的改善.此外,还发现hcp相在加压到40GPa时发生相变,fcc是稳定的相.     

Cd3As2弹性模量和热力学性质模拟研究

利用第一性原理结合赝势平面波方法研究了立方(空间群:P4232, No.208)和四方(空间群:P42/nmcs, No.137)Cd_3As_2的晶体结构、状态方程、弹性常数.将晶胞能量-体积关系按Birch–Murnaghan状态方程拟合得到体弹模量及其对压强的一阶导数.另外,根据Voigt–Reuss–Hill关系预测了Cd_3As_2晶体的力学性质.最后,通过准谐德拜模型得到Cd_3As_2晶体在不同温度下的热膨胀系数、绝热体弹模量、晶胞体积和等体热容.     

高压下GaAs和AlAs结构及弹性性质的第一原理计算

基于第一性原理平面波超软赝势密度泛函理论方法计算了ZB-GaAs,RS-GaAs,CsCl-GaAs,NiAs-GaAs,WZ-GaAs和ZB-AlAs,RS-AlAs,NiAs-AlAs的结构参数、体弹模量及体弹模量对压强的一阶导数.计算了GaAs和AlAs在不同压强下的弹性常数,以及不同结构间的相变压强.得到了比较满意的计算结果.     

汽车爆炸毁伤特征的实验研究

汽车爆炸在涉爆案事件中越来越常见. 为有效打击国内外恐怖分子，支持汽车爆炸案预防、刑侦与破案工作，本文针对轿车车型进行了爆炸毁伤特征的现场实验研究. 实验分别在汽车底部中心，后备箱中心，驾驶座下引爆炸药. 爆炸过程中两个高速摄影通道记录爆炸毁伤动态过程，同时利用冲击波超压测试系统分析外场不同方向的超压分布规律，并进行了车身壁面压力测试. 实验获得大量汽车爆炸毁伤图像及碎片落点数据，得到较为准确的超压分布数据和部分车身壁面超压状态. 本研究获得了不同炸点位置对汽车爆炸毁伤的影响，以及超压分布等信息，可有效支撑汽车爆炸案事件的现场还原和侦破工作.     

无磁性HCP相铁在高压下的弹性性质计算

采用量子力学第一性原理出发的平面波赝势(PWP)方法,电子交换关联能采用广义梯度近似(GGA),在不引入实验参量的条件下,通过对无磁性HCP(广角密堆积)相的铁的总能进行从头计算,得到了无磁性HCP相铁的状态方程、不同压力下(0～500GPa)体系在平衡态时晶格常数c与a的比值以及不同压力下弹性系数、体变模量和声速的值,与实验符合较好,优于其它从头计算法得到的结果.说明了PWP加GGA方法在对无磁性HCP相铁作计算时的有效性.     

HMX基高聚物粘结炸药结合能和力学性能的模拟研究

用量子力学(QM)、分子力学(MM)和分子动力学(MD)相结合的方法, 对著名常用高能炸药HMX(环四甲撑四硝胺)与系列含氟聚合物组成的PBX(高聚物粘结炸药)进行模拟研究. 取HMX分子与高聚物链尺寸相匹配的原子簇模型, 以AM1和PM3 MO法、COMPASS和PCFF MM力场分别作几何全优化计算, 求得的结合能之间彼此线性相关. 对β-HMX(4×2×3)超晶胞及其与系列氟聚物构成的复合双组分PBX, 在COMPASS力场下作MD周期性计算, 求得它们的弹性系数、模量和泊松比, 发现添加少量氟聚物即能有效改善炸药的力学性能.     

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.     

碱金属叠氮盐晶体的密度泛函理论

对Li,Na和K叠氮盐晶体进行DFT-B3LYP计算研究,求得其能带和电子结构,探讨了结构-性能关系.从带隙约为0.23～0.25（a.u.）和前沿能带较平伏推知碱金属叠氮盐晶体为绝缘体.原子间重叠布居和电荷密度分析表明,碱金属离子与叠氮离子以典型离子键相结合.经基组叠加误差（BSSE）校正求得LiN3,α-NaN3和 KN3的晶格能分别为-852.30,-771.45和-614.78kJ·mol-1,与文献值相近.晶体前沿轨道主要由叠氮根端位氮原子轨道组成,金属离子对LUMO贡献极小;电子由HOMO向LUMO跃迁难于进行,根据“最易跃迁原理”可预测碱金属叠氮盐均较钝感.     

压力导致SrZrO3和ZnCr2O4结构相变第一性原理模拟研究

采用第一性原理基于密度泛函平面波赝势方法来详细研究了 SrZrO3 和 ZnCr2O4 的结构,力学和电子性质.分别通过分析压力下 SrZrO3 的能带宽度和弹性模量,我们预测SrZrO3 分别在30 GPa 和 20～25 GPa 下发生相变.通过分析压力下 ZnCr2O4 的弹性常数,我们预测 ZnCr2O4 在 ...