
兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (6): 1840-1853.doi: 10.12382/bgxb.2023.0122
夏全志1, 吴艳青1,*(
), 柴传国2, 杨昆1, 黄风雷1
收稿日期:2023-02-26
上线日期:2023-04-26
通讯作者:
基金资助:
XIA Quanzhi1, WU Yanqing1,*(
), CHAI Chuanguo2, YANG Kun1, HUANG Fenglei1
Received:2023-02-26
Online:2023-04-26
摘要:
高聚物粘结炸药(Polymer-Bonded Explosive,PBX)界面结构对其热点形成和冲击安全性有显著影响。为研究冲击条件下PBX点火响应过程,通过图像数字化建模和矢量化技术,建立反映PBX真实细观结构特征的有限元模型。考虑材料内部摩擦生热、晶体变形温升以及晶体放热反应过程,对PBX冲击载荷下热点形成进行数值仿真,并引入热点密度作为依据来判断材料是否点火,进一步研究晶体表面粗糙度和晶体包覆缺陷对材料点火感度与安全性的影响。试验结果表明:在冲击加载过程中,PBX内部热量前期主要来源于摩擦生热和晶体变形温升;当温度逐渐升高后,热量主要来源于晶体放热反应;材料发生点火的临界热点密度为0.68mm-2,降低晶体表面粗糙度并提高晶体表面包覆质量,有助于抑制热点的形成,使材料降感,进而提升PBX安全性;研究结果可用于高能炸药的点火感度及安全性评估,并指导其生产加工与制备工艺。
中图分类号:
夏全志, 吴艳青, 柴传国, 杨昆, 黄风雷. 冲击加载下PBX界面对热点形成和安全性影响[J]. 兵工学报, 2024, 45(6): 1840-1853.
XIA Quanzhi, WU Yanqing, CHAI Chuanguo, YANG Kun, HUANG Fenglei. Effect of PBX Interface on Hot Spot Formation and Safety under Impact Loading[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(6): 1840-1853.
| 材料 | ρ0/ (g·cm-3) | G0/ GPa | σ/ GPa | c/ (km·s-1) | s | γ0 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HMX | 1.90 | 2.70 | 0.10 | 2.90 | 2.06 | 1.10 |
| Estane | 1.10 | 0.27 | 0.01 | 2.35 | 1.70 | 1.00 |
| 钢 | 7.85 | 79.00 | 1.85 | 4.57 | 1.49 | 1.93 |
表1 材料力学性能参数
Table 1 Mechanical property parameters of the materials
| 材料 | ρ0/ (g·cm-3) | G0/ GPa | σ/ GPa | c/ (km·s-1) | s | γ0 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HMX | 1.90 | 2.70 | 0.10 | 2.90 | 2.06 | 1.10 |
| Estane | 1.10 | 0.27 | 0.01 | 2.35 | 1.70 | 1.00 |
| 钢 | 7.85 | 79.00 | 1.85 | 4.57 | 1.49 | 1.93 |
| 材料 | λ/(W·m-1·K-1) | C/(J·kg-1·K-1) | Q/(J·g-1) | Z/s-1 | E/(J·mol-1) | R/(J·kg-1·K-1) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HMX | 0.37 | 1100 | 2100 | 5×1019 | 2×105 | 8.314 |
| Estane | 0.226 | 1155 | ||||
| 钢 | 50 | 445 |
表2 材料的热物理学参数
Table 2 Therophysical parameters of the materials
| 材料 | λ/(W·m-1·K-1) | C/(J·kg-1·K-1) | Q/(J·g-1) | Z/s-1 | E/(J·mol-1) | R/(J·kg-1·K-1) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HMX | 0.37 | 1100 | 2100 | 5×1019 | 2×105 | 8.314 |
| Estane | 0.226 | 1155 | ||||
| 钢 | 50 | 445 |
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