轴向预制破片战斗部飞散特性数值模拟

为分析轴向预制破片战斗部的飞散特性,利用LS-DYNA软件模拟轴向预制破片战斗部中心单点起爆方式和多点起爆方式下破片速度及飞散角特征参数并进行试验验证,得到了中心单点起爆和多点起爆方式对破片速度及飞散角特征参数的影响规律。研究表明:相较于中心单点起爆方式,多点起爆方式可以提升轴向预制破片速度,且随着起爆点数增加,破片速度先增加后趋于稳定,起爆点数从2点增加到6点,破片初速提升了21.1%,当起爆点数继续增加,则破片速度不再增益,而起爆点数对飞散角影响较小。

变壁厚双层药型罩壁厚匹配的数值计算与实验验证

参考变壁厚药型罩和双层药型罩的结构优点,根据能量利用的观点提出了一种新型变壁厚双层药型罩,采用正交实验及AUTODYN有限元软件对药型罩的结构参数进行优化并通过试验进行了验证。数值计算结果表明,在同等装药量下,由变壁厚双层药型罩形成的侵彻体的性能要优于由变壁厚药型罩或双层药型罩形成的侵彻体的性能。与常用的等壁厚单层药型罩相比,射流头部速度增大559m/s,射流质量基本不变,铜的利用率提高了19.1%。由变壁厚双层药型罩形成的侵彻体可以提高战斗部的侵彻能力,同时也有利于节约昂贵的金属材料。

圆柱壳体装药偏心多点起爆下破片速度的分布

针对偏心起爆战斗部破片速度增益的问题,提出爆轰波碰撞形成马赫超压是引起破片速度增加的原因。利用AUTODYN软件,模拟偏心起爆战斗部从壳体径向膨胀、表面产生裂纹到最后形成破片的整个过程,并将模拟得到的破片速度与实验数据对比,两者吻合较好;简化Whitham方法并结合Gurney速度公式得到偏心起爆战斗部定向破片速度和定向区域的计算方法,同时在保证破片初速的前提下,研究偏心多点起爆下起爆点数的选择标准。研究结果表明:偏心多点起爆下定向破片初速增益约34%,定向区域范围约30°,起爆点数的选择与壳体长度和装药口径相关。

多点起爆方式对EFP侵彻能力增益的研究

为了提高爆炸成型弹丸EFP的侵彻能力,选择环形多点起爆的方式形成EFP侵彻体。利用有限元程序LS-DYNA模拟不同起爆半径、药型罩弧度半径和药型罩切边角对EFP成型的影响规律,通过优化得到了2个成型较好的EFP结构。结果表明:相比中心点起爆方式,多点起爆方式形成的2个EFP速度分别提高了14%和11.6%,长径比分别提高了100%和13.2%,密实度分别提高了95.3%和72.1%,侵彻深度分别提高约1.54倍和0.378倍。3个参数中,起爆半径和药型罩弧度半径对EFP的速度、长径比影响较大,对密实度影响较小;药型罩切边角对EFP的密实度影响较大。

多点起爆网络结构参数设计及其同步性误差分析

设计了一种8点环形同步起爆网络,网络结构采用典型的板式结构,传爆炸药为新型纳米颗粒炸药(黑索今(RDX)/奥克托今(HMX)=45%/45%,10%的含能粘结剂,炸药颗粒直径小于100 nm),试验和仿真确定了起爆网络的关键结构参数为:刻槽宽度为1.2 mm,基板厚度为3.8 mm。理论分析起爆网络的同步性,发现所设计的同步起爆网络八个输出端的同步性误差最大值不超过152.2 ns,实验验证表明,所设计的起爆网络同步起爆精度约为170 ns,满足聚能装药多模式战斗部形成外形良好的侵彻体的要求,实弹检验表明,刚性8点同步起爆网络可以形成成型良好,横向偏移较小的射流战斗部,满足聚能战斗部的使用要求。

钨合金破片对固体推进装置的毁伤效应实验

为研究钨合金破片对固体推进装置的毁伤效应,依据功能等效和强度等效原则,设计了固体导弹发动机缩比等效靶标,并以球形钨合金破片为毁伤元,开展了质量为3.1g与4.7g的钨合金破片分别以不同入射角、不同初速侵彻固体导弹发动机靶标的实验,对3种典型实验现象进行分析。结果表明,当钨合金破片侵彻比动能在垂直靶标方向上的分量小于7.81×10^(6)J/m^(2)时,在贯穿发动机外层壳体后仅对推进剂造成结构破坏;当钨合金破片侵彻比动能在垂直靶标方向上的分量为1.03×10^(7)J/m^(2)时,侵入推进剂后还剩余少量动能,会先破坏推进剂结构,然后引起推进剂延迟燃烧,甚至引起发动机爆炸;当钨合金破片侵彻比动能在垂直靶标方向上的分量大于5.22×10^(7)J/m^(2)时,贯穿发动机外层壳体后能立即引燃推进剂。

CL-20/RDX共晶炸药的制备与性能测试

为了研究六硝基六氮杂异伍兹烷/环三亚甲基三硝胺(CL-20/RDX)共晶炸药的性能,采用喷雾干燥法制备了质量比为1∶1的CL-20/RDX共晶炸药;通过扫描电镜(SEM)观察了共晶炸药的形貌;采用粉末X-射线衍射法与红外光谱法测试了共晶炸药的结构;采用差示扫描量热法(DSC)测试了共晶炸药的热性能;通过感度实验分别测试了共晶炸药的撞击感度与摩擦感度。结果表明,CL-20/RDX共晶呈球形,粒径在1~5μm;CL-20/RDX共晶的衍射图与CL-20和RDX的衍射图均不完全相同,衍射峰有明显的位移;CL-20/RDX共晶炸药的热分解温度为222.8℃,比CL-20低30℃左右,比RDX低20℃左右,说明共晶的生成对其热性能有较大影响;CL-20/RDX共晶炸药的撞击感度为76%,特性落高为26.9cm,摩擦感度为64%,其机械感度较CL-20有大幅降低,表明共晶炸药的感度显著降低,安全性能得到明显提高,进一步说明共晶在含能材料改性和降感方面的优势。

含能共晶制备及应用研究进展

共晶是指不同种类的中性组分在分子间非共价键的作用下形成的具有固定比例与特殊结构的晶体,属于超分子领域范畴。共晶技术是一种新型的含能材料改性方法手段,具有广阔的发展前景与应用价值。共晶可以降低含能材料的感度,提高安全性,改善力学性能、热性能与能量密度。综述了含能共晶制备及应用研究进展,其中包括共晶炸药国内外研究现状、制备方法、表征方法、形成机理。介绍了含能共晶面临的问题:部分共晶炸药性能有待进一步改善;共晶炸药制备条件苛刻,产率低;共晶炸药的测试表征手段较为单一。指出了今后研究的重点方向为:加强多组分含能共晶的研究;改善共晶炸药制备工艺,提高产量;研究共晶的结晶动力学行为,寻求共晶的最佳结晶条件以及寻找良好的表征共晶结构的方法手段。

煤矿测量技术的发展趋向

70年代以前,我国煤矿测量使用的测绘仪器、工具,多为光学经纬仪、普通水准仪、平板仪、悬挂罗盘仪、钢尺和手摇计算机等。煤矿井上下测量、记录、计算以及绘制矿图,均主要依靠测绘人员的视觉、技巧和操作水平,井上下联系测量也只能采用几何定向方法来完成。

圆柱形爆炸容器的内壁爆炸载荷

爆炸容器内壁所受爆炸载荷的确定是容器动态响应特征研究、容器结构设计及安全评估的基础。对自行研制的组合式圆柱形爆炸容器开展了系列内爆加载试验,测量了容器内壁几个典型位置所受爆炸载荷,并利用ANSYS/LS-DYNA软件对容器内爆载荷的形成和传播全过程进行了数值模拟。通过对试验结果进行分析,获得了容器内壁所受爆炸载荷的特征及其分布规律,并拟合出容器圆柱形壳体部分所受载荷首脉冲的峰值压力、正压作用时间和比冲量经验计算公式、容器内部准静态压力经验计算公式。通过对数值模拟结果进行分析,阐明了容器内壁所受爆炸载荷特征和分布规律的形成机理。研究结果表明,椭球端盖内壁产生的马赫反射波在端盖极点汇聚,使得极点所受载荷峰值压力及单次脉冲比冲量峰值总是所有测点中最大的,峰值压力最高可达圆柱壳所受最大压力的2.79倍,应予以足够重视。

我国煤炭行业矿山测量发展史初探

本文对我国煤炭行业矿山测量学科发展的历史进行了初步探讨。

异形炸药部件的水射流安全分解技术

针对大尺寸、异形炸药部件的安全分解问题,提出基于水射流技术的炸药安全分解技术的设计方案。根据炸药部件的结构特点和材料属性,建立水射流切割炸药部件的有限元数值仿真模型;通过分析炸药材料在不同水射流速度下切割过程、极限应力水平及损失情况,不断优化水射流速度,在确保形状复杂的炸药部件不被冲击引爆和几何结构不遭受彻底破坏情况下对炸药部件进行分解。分解后的炸药块保持形状完整,内部无损伤缺陷,能够为进一步分析炸药部件的物理化学性能提供有效样品。对厚度为75 mm的百千克级空心圆柱型炸药部件的实施分解试验,按照该设计方案最终获得优化后的水射流速度为293 m/s.试验结果证明,炸药分解设计方案可行,设计的分解装置通用性强,能够为安全分解大尺寸、大当量、复杂结构炸药部件提供有效的技术支持,具有一定的推广应用价值。