非均质固体炸药冲击起爆与爆轰研究进展
发布时间：2021-10-01 06:31
综述了非均质固体炸药的冲击起爆机制、宏细观反应流模型、中尺度/跨尺度及连续介质尺度数值模拟和冲击起爆试验及测试技术等研究进展,并总结作者团队近年来在该领域的研究成果;分析了该领域的未来发展趋势,旨在加深对非均质固体炸药冲击起爆爆轰物理机制的认识,为装药安全性研究提供方法和技术手段。指出非均质固体炸药冲击起爆物理响应过程复杂,往往由多种热点机制控制,现有反应速率模型考虑热点机制单一,无法适应冲击起爆过程的高保真计算。现阶段压力相关型反应速率模型虽然在一定范围内适应细观结构的变化,但无法描述复杂加载路径如多次加载和斜波-冲击复合加载下炸药脱敏或敏化、拐角效应死区现象等,而熵或温度相关型反应速率模型可较好地适应复杂加载,但未考虑细观结构响应机制。发展多热点机制耦合作用的、宽适应范围的宏细观反应速率模型是反应流模型的重要方向。快响应高分辨率的细观实验诊断技术一直是爆轰领域的技术难点,中尺度计算是现阶段冲击起爆热点机制研究的主要手段,已初步实现从中尺度到宏观尺度的冲击起爆跨尺度计算,仍是非均质固体炸药冲击起爆与爆轰问题数值模拟发展的重要趋势。附参考文献151篇。
【文章来源】：火炸药学报. 2020,43(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：17 页
【部分图文】：
PBX炸药典型细观结构的扫描电镜图像[2]
进一步研究发现,DZK模型只能较好地模拟含一种单质炸药组分的混合炸药(一元混合炸药)的起爆过程,如PBX9501炸药(95%HMX,2.5%Estane, 2.5%BDNPA/BDNPF)和PBX9502炸药(95%TATB,5%Kel-F800)等,对多元混合炸药冲击起爆过程的适应性较差。段卓平等[53-55]又提出了多元混合PBX炸药的孔隙塌缩热点模型,如图2(b)所示,并构建了多元混合PBX炸药冲击起爆的细观反应速率模型(多元DZK反应速率模型)。近年,白志玲等[52,56-58]进一步发展了多元混合PBX炸药黏塑性孔洞塌缩热点模型并改进了反应速率模型,可较好地反映炸药组分配比、颗粒度、孔隙度以及黏结剂强度和含量对炸药冲击起爆过程的影响。值得指出的是,现有大多数所谓的细观热点模型属于细观 “物理概念性”模型,本质上是能量方程描述热点状态,并不反映细观力学响应的反应演化过程,而细观“物理过程型”模型如Kim模型、DZK系列模型类是细观热点模型发展的重要方向。目前,除了黏塑性孔洞塌缩过程热点模型相对成熟,其他机制如颗粒界面摩擦、绝热剪切和微喷射等热点点火模型鲜有报道。
温丽晶、段卓平等[48-52]采用DYNA2D结合DZK反应速率模型研究了HMX基PBX炸药冲击起爆爆轰成长过程,典型结果如图3(a)所示,关注载荷、温度、炸药细观结构特征如颗粒度、孔隙度和黏结剂含量及强度等多种因素对炸药起爆响应的影响规律,并与系列实验数据对比,验证了模型的可行性及参数的合理性。进一步结合多元DZK模型[53-55]研究了HMX/TATB混合基PBX炸药冲击起爆爆轰建立过程,典型结果如图3(b)所示,关注炸药配方、炸药颗粒度等因素对混合炸药冲击起爆响应的影响,与系列实验数据对比,验证了模型的合理性,并对比讨论分析了HMX基与TATB基PBX炸药冲击起爆物理机制的差异[52,56-58]。3.3 跨尺度计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]钝感炸药冲击起爆反应过程的PDV技术[J]. 杨舒棋,张旭,彭文杨,舒俊翔,刘寿先,覃双,钟斌. 高压物理学报. 2020(02)
[2]孔隙度对PBX炸药冲击起爆影响的实验研究[J]. 刘海庆,段卓平,白志玲,温丽晶,欧卓成,黄风雷. 爆炸与冲击. 2019(07)
[3]PBX炸药冲击起爆的改进细观反应速率模型[J]. 白志玲,段卓平,温丽晶,张震宇,欧卓成,黄风雷. 含能材料. 2019(08)
[4]两种DNAN基含铝炸药的爆轰性能[J]. 杨洋,段卓平,张连生,黄风雷. 含能材料. 2019(08)
[5]准等熵加载下PBXC03炸药起爆响应特性实验研究[J]. 刘海庆,段卓平,蔡进涛,欧卓成,王桂吉,黄风雷. 北京理工大学学报. 2018(08)
[6]准等熵加载特性对PBXC03炸药起爆的影响规律[J]. 刘海庆,段卓平,李淑睿,欧卓成,白志玲,黄风雷. 含能材料. 2019(01)
[7]基于反向撞击法的JB-9014炸药Hugoniot关系测量[J]. 裴红波,刘俊明,张旭,舒俊翔,黄文斌,郑贤旭. 爆炸与冲击. 2019(05)
[8]未反应炸药JOB-9003的JWL状态方程[J]. 王延飞,刘杰,张旭,张蓉,钟斌. 高压物理学报. 2016(05)
[9]HMX基PBX炸药的等熵压缩实验研究[J]. 蔡进涛,赵锋,王桂吉,吴刚,王为,罗斌强,赵剑衡. 含能材料. 2014(02)
[10]多元混合PBX炸药孔隙塌缩热点模型[J]. 段卓平,刘益儒,欧卓成,黄风雷. 北京理工大学学报. 2013(08)
本文编号：3417332
【文章来源】：火炸药学报. 2020,43(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：17 页
【部分图文】：
PBX炸药典型细观结构的扫描电镜图像[2]
进一步研究发现,DZK模型只能较好地模拟含一种单质炸药组分的混合炸药(一元混合炸药)的起爆过程,如PBX9501炸药(95%HMX,2.5%Estane, 2.5%BDNPA/BDNPF)和PBX9502炸药(95%TATB,5%Kel-F800)等,对多元混合炸药冲击起爆过程的适应性较差。段卓平等[53-55]又提出了多元混合PBX炸药的孔隙塌缩热点模型,如图2(b)所示,并构建了多元混合PBX炸药冲击起爆的细观反应速率模型(多元DZK反应速率模型)。近年,白志玲等[52,56-58]进一步发展了多元混合PBX炸药黏塑性孔洞塌缩热点模型并改进了反应速率模型,可较好地反映炸药组分配比、颗粒度、孔隙度以及黏结剂强度和含量对炸药冲击起爆过程的影响。值得指出的是,现有大多数所谓的细观热点模型属于细观 “物理概念性”模型,本质上是能量方程描述热点状态,并不反映细观力学响应的反应演化过程,而细观“物理过程型”模型如Kim模型、DZK系列模型类是细观热点模型发展的重要方向。目前,除了黏塑性孔洞塌缩过程热点模型相对成熟,其他机制如颗粒界面摩擦、绝热剪切和微喷射等热点点火模型鲜有报道。
温丽晶、段卓平等[48-52]采用DYNA2D结合DZK反应速率模型研究了HMX基PBX炸药冲击起爆爆轰成长过程,典型结果如图3(a)所示,关注载荷、温度、炸药细观结构特征如颗粒度、孔隙度和黏结剂含量及强度等多种因素对炸药起爆响应的影响规律,并与系列实验数据对比,验证了模型的可行性及参数的合理性。进一步结合多元DZK模型[53-55]研究了HMX/TATB混合基PBX炸药冲击起爆爆轰建立过程,典型结果如图3(b)所示,关注炸药配方、炸药颗粒度等因素对混合炸药冲击起爆响应的影响,与系列实验数据对比,验证了模型的合理性,并对比讨论分析了HMX基与TATB基PBX炸药冲击起爆物理机制的差异[52,56-58]。3.3 跨尺度计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]钝感炸药冲击起爆反应过程的PDV技术[J]. 杨舒棋,张旭,彭文杨,舒俊翔,刘寿先,覃双,钟斌. 高压物理学报. 2020(02)
[2]孔隙度对PBX炸药冲击起爆影响的实验研究[J]. 刘海庆,段卓平,白志玲,温丽晶,欧卓成,黄风雷. 爆炸与冲击. 2019(07)
[3]PBX炸药冲击起爆的改进细观反应速率模型[J]. 白志玲,段卓平,温丽晶,张震宇,欧卓成,黄风雷. 含能材料. 2019(08)
[4]两种DNAN基含铝炸药的爆轰性能[J]. 杨洋,段卓平,张连生,黄风雷. 含能材料. 2019(08)
[5]准等熵加载下PBXC03炸药起爆响应特性实验研究[J]. 刘海庆,段卓平,蔡进涛,欧卓成,王桂吉,黄风雷. 北京理工大学学报. 2018(08)
[6]准等熵加载特性对PBXC03炸药起爆的影响规律[J]. 刘海庆,段卓平,李淑睿,欧卓成,白志玲,黄风雷. 含能材料. 2019(01)
[7]基于反向撞击法的JB-9014炸药Hugoniot关系测量[J]. 裴红波,刘俊明,张旭,舒俊翔,黄文斌,郑贤旭. 爆炸与冲击. 2019(05)
[8]未反应炸药JOB-9003的JWL状态方程[J]. 王延飞,刘杰,张旭,张蓉,钟斌. 高压物理学报. 2016(05)
[9]HMX基PBX炸药的等熵压缩实验研究[J]. 蔡进涛,赵锋,王桂吉,吴刚,王为,罗斌强,赵剑衡. 含能材料. 2014(02)
[10]多元混合PBX炸药孔隙塌缩热点模型[J]. 段卓平,刘益儒,欧卓成,黄风雷. 北京理工大学学报. 2013(08)
本文编号：3417332
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