论文题目: 炸药装药结构的易损性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 杨慧群
导师: 王泽山
关键词: 炸药,装药结构,低易损性,爆速,见证板,数值模拟,爆轰,电离法
文献来源: 南京理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 为提高武器弹药系统在战场上的生存能力和生产、运输及勤务处理的安全性，适应弹药在战场上所处的恶劣环境，武器及弹药的易损性问题已引起人们越来越多的关注，研制高性能低易损性的炸药成为炸药研究与发展的重要内容之一。本文的研究目的是寻找一种新的通过装药结构降低炸药易损性的技术途径。 本文通过对单基药、太根药和双铅推进剂能量性能的分析，确定分别以这三种含能材料作为主炸药，选择适合于不同装药的填充液。针对加入硝酸铵胶液的不同装药体系，导出了爆炸性能参量的理论估算式。采用见证板法和电离导电法，得到了不同装药结构对爆轰性能的影响规律：1)颗粒状单基药经过钝感包覆，装药在不小于φ50mm的壳体内不加胶液爆轰不完全，加胶液时爆轰完全；2)管状与颗粒状单基药装药有类似的效果；3)钝感的太根药经过氧化剂混合水溶液预先浸泡，在φ110mm壳体内，横排排列结构时未加胶液爆轰不完全，加入胶液爆轰完全，而装药随意排列、竖排排列无论是否加胶爆轰都不完全；4)双铅推进剂装药轴向空隙(2mm)未明显影响装药的稳定爆轰，而径向空隙与装药药段长，尤其传爆端药段长，明显影响爆轰的稳定性，根据实验结果得出了一定范围内非整体式装药爆速与径向空隙、药段长的关系式。 本文对双铅推进剂不同装药结构的爆轰性能进行了数值模拟。在基本假定基础上，建立了离散差分格式，编制了炸药装药爆轰及传爆过程数值模拟软件，利用ANSYS/LS-DYNA的爆炸分析功能对TNT和B炸药的爆轰与传爆过程及爆速进行了分析，证明其可靠性，运用修正后的参数对双铅推进剂和硝酸铵胶体混合装药结构的爆轰及传爆过程进行了模拟和计算，模拟与实验结果基本相符。同时对混合装药结构的传爆、迟滞和熄爆进行了初步探讨。 本文研究表明：采用合理的装药结构可以降低炸药装药的易损性。如果与低易损性炸药配方相结合，可以得到性能更加优良、易损性更低的炸药。
论文目录:
摘要
Abstract
注释表
1 引言
1.1 问题的提出
1.2 国外低易损炸药的研究发展
1.2.1 蜡钝感类混合炸药
1.2.2 以RDX、HMX为基的塑料粘结炸药
1.2.3 以低易损单质炸药为基组成的混合炸药
1.2.4 分子间炸药
1.2.5 阻燃炸药
1.3 国内低易损性炸药的研究发展
1.4 本文的研究目的和内容
2.基本理论
2.1 所用主炸药的能量性能
2.2 性能参数的理论估算
2.2.1 确定爆炸反应方程式
2.2.1.1 体系的假定化学式
2.2.1.2 所用装药的氧平衡
2.2.1.3 体系的氧平衡
2.2.1.4 体系的爆炸反应式
2.2.2 体系的比容
2.2.3 体系的爆热
2.2.4 体系的作功能力
2.2.5 体系的爆速估算
2.2.6 体系爆压的估算
2.3 爆轰理论
2.3.1 C-J理论
2.3.2 Z-N-D模型
2.3.3 猛度
2.4 钝感机理
2.4.1 热点起爆机理
2.4.2 吸热—填充钝感理论
2.4.3 绝热钝感理论
2.4.4 稀释、润滑理论
2.4.5 化学钝感理论
2.4.6 自由基反应机理
3.低易损炸药装药结构的实验研究
3.1 外界的刺激作用与低易损炸药的评价方法
3.1.1 外界的刺激作用
3.1.2 低易损炸药的评价方法
3.2 单基药制备低易损炸药的研究
3.2.1 填充物的确定
3.2.1.1 氧化剂的选择
3.2.1.2 增稠剂
3.2.1.3 其它添加剂
3.2.1.4 溶胶配比选择
3.2.1.5 混合氧化剂胶液的性能
3.2.2 溶胶药粒炸药的制造
3.2.3 测试方法及实验装置
3.2.3.1 测试方法
3.2.3.2 试验材料及装置
3.2.4 传爆药
3.2.4.1 传爆药的使用
3.2.4.2 传爆药种类
3.2.4.3 传爆药量及尺寸
3.2.5 装药的爆轰性能
3.2.5.1 装药的性质
3.2.5.2 装药量
3.2.5.3 装药的包覆
3.2.5.4 不同填充物
3.2.5.5 装药的药型
3.3 太根药制备低易损炸药的实验研究
3.3.1 太根药性质
3.3.2 填充物
3.3.3 实验方法与传爆药
3.3.3.1 实验方法
3.3.3.2 传爆药的确定
3.3.3.3 低易损弹药引爆新技术
3.3.4 装药及其结构
3.4 双铅推进剂制造低易损炸药的实验研究
3.4.1 双铅推进剂的性能
3.4.2 填充物
3.4.3 实验方法及装置
3.4.4 传爆药
3.4.5 装药结构对爆轰的影响
3.4.5.1 装药轴向空隙对爆轰的影响
3.4.5.2 装药段长及其径向空隙对爆轰的影响
3.4.5.3 填充物对爆轰的影响
3.4.5.4 装药密度对爆轰的影响
3.5 本章小结
4 炸药爆轰及传爆数值模拟
4.1 引言
4.2 非线性有限元方法及DYNA程序
4.2.1 基本假定
4.2.2 基本方程的建立
4.2.2.1 守恒方程
4.2.2.2 本构方程
4.2.2.3 材料的破坏
4.2.3 差分离散
4.2.3.1 计算域的离散
4.2.3.2 偏微分方程组的差分离散
4.2.4 边界条件
4.3 炸药爆轰与传爆的数值模拟
4.3.1 DYNA程序数值模拟的基本原理
4.3.1.1 控制方程和空间有限元离散化
4.3.1.2 沙漏粘性与人工体积粘性控制
4.3.2 数值模拟结果
4.3.2.1 爆轰数值模拟软件的集成
4.3.2.2 炸药的爆轰过程
4.3.2.3 材料状态方程的选取
4.3.2.4 爆轰波阵面气体状态参数分布的确定
4.4 本章小结
5 结论
致谢
参考文献
博士期间发表论文：
发布时间: 2006-12-06
参考文献
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