發(fā)布時(shí)間：2020-06-19 11:49

【摘要】：炸藥局部撞擊點(diǎn)火和點(diǎn)火后的燃燒演化是武器裝藥在意外事故響應(yīng)中的兩個(gè)關(guān)鍵過(guò)程,由于這兩個(gè)過(guò)程都較為復(fù)雜,現(xiàn)有認(rèn)識(shí)水平還不能滿(mǎn)足武器安全性評(píng)估的要求。為此,本文針對(duì)以上兩個(gè)關(guān)鍵過(guò)程開(kāi)展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析工作,目的是認(rèn)識(shí)炸藥在低速撞擊下的點(diǎn)火機(jī)理,以及炸藥發(fā)生非沖擊點(diǎn)火后的燃燒演化規(guī)律。本文的研究工作能夠加深對(duì)意外事故條件下武器裝藥非沖擊點(diǎn)火和高烈度反應(yīng)復(fù)雜力-熱-化耦合過(guò)程的機(jī)理性認(rèn)識(shí),為武器裝藥安全性研究提供數(shù)據(jù)支撐,具有重要的軍事和科學(xué)意義。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬以及理論分析的方法開(kāi)展研究工作,取得了如下進(jìn)展:1.針對(duì)炸藥的低速撞擊點(diǎn)火機(jī)理,采用落錘實(shí)驗(yàn)裝置研究了 HMX顆粒炸藥低速撞擊下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。結(jié)果表明,在加載初期,或者對(duì)于松散排列顆粒,造成局部溫升的主導(dǎo)因素是顆粒變形;而加載后期,或者對(duì)于密實(shí)排列顆粒,溫升是由顆粒變形和摩擦共同作用,其中單顆粒主要是破裂的碎片之間摩擦,而多顆粒主要是顆粒間相互摩擦導(dǎo)致溫升。2.在現(xiàn)有固體離散元方法的基礎(chǔ)上建立了氣-固耦合的離散元方法,增加了氣體離散元模型、熱傳導(dǎo)模型和Arrhenius反應(yīng)速率模型,使該方法初步具備了炸藥在低速撞擊條件下撞擊→變形→顆粒破碎→局部溫升→點(diǎn)火→燃燒演化全過(guò)程的模擬能力。采用該方法對(duì)低速撞擊下顆粒炸藥的點(diǎn)火特性開(kāi)展了初步的數(shù)值模擬研究,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果定性符合,再現(xiàn)了顆粒炸藥受到撞擊之后的響應(yīng)全過(guò)程。3.針對(duì)炸藥非沖擊點(diǎn)火后的燃燒演化問(wèn)題,開(kāi)展了炸藥預(yù)置單條裂縫燃燒實(shí)驗(yàn),獲取了炸藥裂縫燃燒演化全過(guò)程的物理圖像和量化參數(shù)。結(jié)果表明在較強(qiáng)約束條件下,炸藥內(nèi)部亞毫米寬度的裂縫燃燒能夠產(chǎn)生超過(guò)200MPa的壓力,火焰?zhèn)鞑ニ俣瘸^(guò)600m/s。并對(duì)不同條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果開(kāi)展了定性比較,獲取了裂縫寬度和約束強(qiáng)度對(duì)燃燒演化的影響規(guī)律。4.對(duì)炸藥裂縫燃燒演化的各個(gè)階段開(kāi)展了定性分析,并對(duì)裂縫燃燒的增壓過(guò)程開(kāi)展理論分析。建立了簡(jiǎn)化的理論模型,通過(guò)一維等熵流動(dòng)假設(shè)預(yù)測(cè)了壓力增長(zhǎng)過(guò)程,計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果定性符合,為理解炸藥裂縫燃燒的增壓行為提供了一種理論解釋。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TQ560.1
【圖文】：

州海軍作戰(zhàn)中心的Ｎａｍｋｉｍｇ等＾通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)晶體材的塑性流動(dòng)過(guò)程中能量耗散速率與塑性應(yīng)變率存在對(duì)應(yīng)關(guān)炸藥的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量炸藥發(fā)生點(diǎn)火時(shí)刻的塑性應(yīng)變率，驗(yàn)證預(yù)測(cè)。結(jié)果表明敏感型的ＨＭＸ晶體炸藥點(diǎn)火時(shí)刻的塑性ＴＮＴ炸藥發(fā)生點(diǎn)火時(shí)刻的臨界塑性應(yīng)變率約為２Ｘ邋１０５邋ｓ點(diǎn)火時(shí)刻的臨界塑性應(yīng)變率大于２＼１０５５人他們表示由藥晶體和高聚物粘結(jié)劑構(gòu)成的ＰＢＸ炸藥點(diǎn)火時(shí)刻的臨載，由于難以確定炸藥樣品與落錘和砧板之間的摩擦系錘和砧板表明，也就是說(shuō)交接面上樣品的徑向速度為零，樣品厚度被壓縮到１／２時(shí)出現(xiàn)�；谝陨霞僭O(shè)，塑性應(yīng)￣邋��！￡．—逡逑ｄｔ邋ｈ２邋ｊ邋ｈ邋ｄｔ逡逑變，／為時(shí)間，＾和加是樣品初始半徑和厚度，ｒ和是樣

ｊ邋［逡逑Ｍ逡逑Ｌ邋２．５邋ｍｍ邐今％逡逑圖１．６熱敏成像記錄的絕熱剪切帶逡逑為了研究癸二酸二辛酯（ＤＯＳ）粘結(jié)劑對(duì)ＲＤＸ變形、點(diǎn)火和撞擊感度的影響，同逡逑時(shí)也為了確定這種混合炸藥的點(diǎn)火機(jī)制，Ｂｌａｚｅｒ等人［１９］對(duì)添加不同比例ＤＯＳ的常規(guī)尺逡逑寸和超細(xì)ＲＤＸ顆粒開(kāi)展了落錘撞擊實(shí)驗(yàn)。超細(xì)顆粒尺寸小于１邋ｐｍ，常規(guī)顆粒尺寸為４００逡逑ｐｍ。采用光學(xué)顯微鏡、熱敏成像儀以及高速攝像機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行記錄和分析。結(jié)果發(fā)逡逑現(xiàn)ＤＯＳ能夠?qū)Γ遥模仡w粒起到降低感度的作用。在撞擊加載下，ＤＯＳ能夠形成毫米量逡逑級(jí)的塊狀紋理，如圖１．７。作者指出，局部的絕熱剪切帶是主要的點(diǎn)火機(jī)制。逡逑■■■逡逑（ａ）邋ＲＤＸ／ＤＯＳ邋９８／２壓制的薄片炸藥邐（ｂ）傳統(tǒng)的ＲＤ）（炸藥逡逑圖１．７撞擊之后３６４邋ｐ氋速攝影圖像逡逑６逡逑

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