本文關(guān)鍵詞：復(fù)合含能材料性能及HMX基PBX熱分解機(jī)理的分子動力學(xué)模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：RDX(環(huán)三亞甲基三硝胺)和HMX(環(huán)四亞甲基四硝胺)都是爆炸性能優(yōu)良的單體炸藥,目前廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。本文包括兩個(gè)部分：1、用經(jīng)典分子動力學(xué)(MD)方法模擬研究RDX/硝酸異丙酯／高氯酸銨三組分模型體系和RDX/硝酸異丙酯/高氯配胺/鋁/石蠟(或地蠟)五組分模型體系在COMPASS力場下體系結(jié)構(gòu)-性能之間關(guān)系。2.利用量子分子動力學(xué)方法(QMMD)模擬研究β-HMX及以其為基的PBX(β-HMX/石蠟,β-HMX/PEG)在高溫下引發(fā)及分解機(jī)理,并比較不同高聚物對HMX引發(fā)鍵及引發(fā)時(shí)間的影響。對于多組分體系,首先按一定配方比例研究了三組分模型體系(RDX/硝酸異丙酯/高氯酸銨)在5個(gè)溫度下195K,245K,295K,335K和365K的彈性力學(xué)性能、內(nèi)聚能密度(CED)、引發(fā)鍵鍵長和晶胞參數(shù)等來關(guān)聯(lián)該體系的感度及溫度效應(yīng),研究其安全性能。之后在三組分模型體系基礎(chǔ)上加入高能添加劑鋁和粘結(jié)劑石蠟(或地蠟)以此來研究五組分模型體系在同樣5個(gè)溫度的性能和感度,并與三組分模型體系進(jìn)行比較。此外討論了選用石蠟或地蠟兩種模型得到兩種配方的性能優(yōu)劣。本次模擬研究豐富了高聚粘結(jié)炸藥PBX的配方設(shè)計(jì),為尋找和研究新型PBX提供理論參考。對于HMX體系的高溫下引發(fā)及分解的QMMD模擬,首先利用CP2K程序包和自洽電荷-密度泛函緊束縛方法(SCC-DFTB)模擬了純β-HMX (2X2X2)[100]晶面體系在正則系綜(NVT,T=1800K)下的引發(fā)和熱分解反應(yīng)。之后添加相同比例配方的鈍感劑石蠟或PEG,研究其復(fù)合體系PBX在同樣條件下的引發(fā)和分解反應(yīng),并比較不同鈍感劑對HMX引發(fā)和分解的影響。這是首次對HMX及以其為基的PBX模型體系熱分解機(jī)理的QMMD模擬研究,首次研究了高聚物材料對含能材料HMX引發(fā)和熱分解過程的影響,為后續(xù)深入理解高聚物致鈍機(jī)理奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：環(huán)三亞甲基三硝胺 環(huán)四亞甲基四硝胺 高聚物粘結(jié)炸藥 力學(xué)性能 分子動力學(xué)模擬 量子分子動力學(xué)模擬 自洽電荷-密度泛函緊束縛方法 熱分解 引發(fā)鍵
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ560.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.1.1 經(jīng)典分子動力學(xué)方法研究多組分復(fù)合含能材料的性能11-12
• 1.1.2 量子分子動力學(xué)方法研究HMX基PBX熱分解機(jī)理12-13
• 1.2 研究方法13-18
• 1.2.1 經(jīng)典分子動力學(xué)(MD)14-15
• 1.2.2 量子分子動力學(xué)(QMMD)15-18
• 1.3 模擬工具軟件18-19
• 1.3.1 Materials Studio程序18-19
• 1.3.2 CP2K程序19
• 1.4 研究內(nèi)容19-21
• 2 三組分(RDX/IPN/AP)體系的MD模擬研究21-30
• 2.1 引言21
• 2.2 模型搭建與計(jì)算細(xì)節(jié)21-24
• 2.2.1 模型構(gòu)建21-22
• 2.2.2 力場選擇22
• 2.2.3 計(jì)算細(xì)節(jié)22-24
• 2.3 結(jié)果與討論24-29
• 2.3.1 體系平衡判別24-25
• 2.3.2 力學(xué)性能分析25-27
• 2.3.3 內(nèi)聚能密度分析27
• 2.3.4 引發(fā)鍵鍵長分析27-28
• 2.3.5 晶胞參數(shù)分析28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 五組分(RDX/IPN/AP/Al/地蠟(石蠟))體系的MD模擬研究30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 模型搭建與計(jì)算細(xì)節(jié)30-32
• 3.2.1 模型構(gòu)建30-31
• 3.2.2 力場選擇31
• 3.2.3 計(jì)算細(xì)節(jié)31-32
• 3.3 結(jié)果與討論32-40
• 3.3.1 體系平衡判別32-33
• 3.3.2 力學(xué)性能分析33-36
• 3.3.3 內(nèi)聚能密度分析36-38
• 3.3.4 引發(fā)鍵鍵長分析38-40
• 3.3.5 晶胞參數(shù)分析40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 4 β-HMX晶體熱解機(jī)理的QMMD模擬研究42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 計(jì)算方法42-44
• 4.2.1 模型構(gòu)建42-43
• 4.2.2 模型優(yōu)化43-44
• 4.3 結(jié)果與討論44-50
• 4.3.1 初始反應(yīng)機(jī)理44-48
• 4.3.2 產(chǎn)物分析48-49
• 4.3.3 徑向分布函數(shù)49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 5 β-HMX/石蠟體系熱解機(jī)理的QMMD模擬研究52-62
• 5.1 引言52
• 5.2 計(jì)算方法52-54
• 5.2.1 模型構(gòu)建52-53
• 5.2.2 模型優(yōu)化53-54
• 5.3 結(jié)果與討論54-60
• 5.3.1 初始反應(yīng)機(jī)理54-58
• 5.3.2 產(chǎn)物分析58-60
• 5.4 本章小結(jié)60-62
• 6 β-HMX/PEG體系熱解機(jī)理的QMMD模擬研究62-71
• 6.1 引言62
• 6.2 計(jì)算方法62-64
• 6.2.1 模型構(gòu)建62-63
• 6.2.2 模型優(yōu)化63-64
• 6.3 結(jié)果與討論64-70
• 6.3.1 初始反應(yīng)機(jī)理64-67
• 6.3.2 產(chǎn)物分析67-70
• 6.4 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-83
• 附錄83

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本文編號：418184