HMX基高聚物粘结炸药界面增强的粒径效应

为研究炸药晶体粒径对高聚物粘结炸药(PBX)力学性能及界面增强效果的影响规律,以4种不同粒径HMX(160μm,60μm,25μm和150 nm)为主体炸药,氟树脂为粘结剂,中性聚合物键合剂为界面增强剂,制备了8种HMX基PBX。采用压缩应力应变试验、巴西试验分别获得8种PBX在常温(20℃)和高温下(60℃)的压缩和拉伸力学性能,采用动态热机械分析仪的三点弯曲模式获得储能模量和力学损耗因子,采用扫描电镜对PBX断面进行表征。结果表明,PBX的压缩强度和拉伸强度随HMX粒径的减小而增大,纳米HMX在力学增强方面具有很好的效果。20℃以纳米HMX为基的PBX-nano压缩强度和拉伸强度可分别达到61.3 MPa和5.7 MPa,较以160μm HMX为基的PBX-L可分别提高73.1%和63.5%。添加中性聚合物键合剂后,不同粒径的HMX基PBX压缩力学强度和拉伸力学强度均得到提高,纳米HMX的增强效应尤其显著,PBX-nano-M在20℃和60℃下的拉伸强度分别可达10.4 MPa和5.8 MPa,较PBX-nano可分别提高82.6%和101.4%。当HMX平均粒径从百微米减小至百纳米,炸药件发生界面脱粘/损伤乃至断裂所需的断裂功越大,拉伸力学强度提升幅度越大。

基于新型聚氨酯弹性体材料在PBX炸药载体中的应用

为提高高聚物粘结炸药(polymer bonded explosive,PBX)炸药载体的力学强度,在炸药的粘结剂体系中引入聚氨酯弹性材料进行聚醚/聚酯粘结剂高强度载体设计。通过调控聚氨酯弹性体制备过程中多元醇的比例和分子量、固化剂的种类,利用旋转流变仪和多功能万能材料试验机开展材料固化速率性能分析和固化后聚氨酯弹性体对端羟基聚丁二烯(hydroxyl-terminatedpolybutadiene,HTPB)粘结剂体系力学强度影响规律分析。结果表明:PCL_PTMG聚氨酯弹性体拉伸强度的大小与固化剂的固化速率相关;改变聚酯聚醚分子量对弹性体抗拉强度的影响不大;当聚酯聚醚的比例为4:1时,弹性体抗拉力学强度最优;聚氨酯弹性体增大了HTPB粘结剂体系强度。

塑料粘结炸药装药的蠕变损伤一维模型

本文提出了关于塑料粘结炸药装药的粘弹性蠕变损伤一维模型 ,按此模型拟合的曲线与Johnson H D的实验结果一致。由此指出 ,决定于粘结剂的热软化和决定于炸药颗粒特征的初始损伤度是影响塑料粘结炸药蠕变损伤特性的重要因素 ;对蠕变柔量的分析表明 ,适当选择塑料粘结炸药的粘性系数 。

细观尺度下塑料粘结炸药热点生成的初步模拟

采用有限元与离散元相结合的方法模拟了塑料粘结炸药在冲击载荷下热点生成的细观过程,计算中炸药晶体采用有限元法,粘结剂采用离散元法。结果表明热点多集中在晶体间变形较大的粘结剂部分,粘结剂与晶体间冲击波的相互作用是热点生成的重要原因;HMX晶体温度明显低于粘结剂,且晶体边界温度高于内部温度。

用直径圆盘试验评价小样品塑料粘结炸药拉伸性能的初步研究

在圆盘试验的力学模型基础上 ,测定了JB90 14等七种TATB基PBX的间接拉伸性能 ,为进一步完善该方法做了初步研究。结果显示 :所有PBX均产生中心开裂现象 ,与该模型预测一致 ;同时该测试方法能有效地反映出JB90 14及其经不同改性后得到的三种PBX的整体力学性能变化趋势。这说明圆盘试验方法适用于PBX。通过比较这七种PBX拉伸性能 ,认为JB90 14及其改性的JB90 14 G1应值得注意。

HMX/NTO基塑料粘结炸药的制备工艺

用溶液-水悬浮法和超临界CO2包覆法研究了HMX/NTO为基的塑料粘结炸药(PBX)的制备工艺,用组分分析和IR分析了制得的产品。结果表明,溶液-水悬浮法工艺不适合在水溶液中制备含NTO的PBX,而超临界流体包覆技术是制备NTO类水溶性炸药的无污染的有效途径。

对用XPS技术评价塑料粘结炸药造型粉包覆度的几点看法

目前有些文献常采用通过PBX造型粉有关元素的XPS峰强度 (或峰面积 )数据来评估PBX造型粉的包覆度。本文通过对该评估方法的理论简析及用于评估TATB/氟聚物造型粉包覆度的XPS实验数据分析后 ,发现用该法评估PBX造型粉包覆度在理论上存在局限性 ;用此方法得到的TATB/氟聚物造型粉包覆度无法令人信服。

TATB/氟聚合物塑料粘结炸药的表(界)面特性研究

测量了不同偶联剂处理的TATB和常用粘结剂的接触角 ,根据几何平均法、调和平均法和调和平均方程计算了TATB基塑料粘结炸药的表 (界 )面特性参数 ,并利用XPS对TATB与高聚物粘结剂的界面特性进行了分析。实验结果表明 ,F2 3 14 作粘结剂可实现与TATB的较佳粘结 ;接触角法评价偶联剂对TATB的改性效果是可行的 ;TATB与F2 3 14

苯并三呋咱氧化物与其塑料粘结炸药安定性的比较

The stabilities of benzotrifuroxan(BTF) and the PBX based on BTF were compared.The Bourdon method was used to investigate the thermal decomposition of BTF and the PBX under vacuum conditions.Within the temperature range from 80 to120℃,the relationships between the time(τ) corresponding to the reacted fraction of 0.1% and the temperature(T) of the thermal decomposition of BTF and the PBX can be expressed by the following equations:lgτ=5.6144-0.05354T and lgτ=5.6836-0.04865T.Therefore the storage lifes of BTF and the PBX at 30℃ extrapolated by Berthelot equation were seperately 27.9 years and 45.9 years.The results indicated that PBX based on BTF has better thermal stability than BTF.

时间温度效应与塑料粘结炸药的力学性能

应用时间温度叠加原理分析已有的塑料粘结炸药实验数据,研究了时间和温度对不同塑料粘结炸药性能的影响规律,探索时间温度叠加原理在研究塑料粘结炸药力学性能方面的应用。

碳纤维对塑料粘结炸药力学性能的影响

为了增强PBX炸药的力学性能,将高模量、高强度的碳纤维添加到PBX炸药中。通过研究不同碳纤维含量及粘结剂体系PBX炸药的力学性能,获得了碳纤维对PBX炸药力学性能影响规律。结果表明:添加少量的碳纤维即可大幅度提高PBX炸药抗压和抗拉强度,而且碳纤维与粘结剂体系的接触紧密程度对药柱的力学性能影响大。

塑料粘结炸药模拟物共振声混合工艺过程变化规律研究

为获得塑料粘结炸药(PBX)共振声混合的工艺规律,实现PBX在高安全、低能耗条件下的高效混合,以固含量为88%的浇注PBX模拟物为对象,研究加速度和混合时间对PBX模拟物混合过程的影响。实验设备为5 kg级共振声混合设备,实验量级为1 500 g,混合加速度变化范围为0~60 g(g=9. 8 m/s2)。实验结果表明:在不同混合阶段,物料状态不同,所需最小混合加速度也不同。根据典型物料状态,将混合过程划分为颗粒混合区、固体与液体混合区、成球区、黏弹区和流化区5个区域,前3个混合区域实现安全条件下物料的预混,黏弹区和流化区是最高效的混合区域,实现物料的全场精细混合。根据每个区域所需最小混合加速度不同,定义起混点、聚合点和流化点3个关键点,一般3个关键点依次增大,分别约为10 g、25 g、40 g.研究结果所得混合工艺可用于指导PBX炸药及其他高黏态高固含量物料体系的共振声混合。

塑料粘结炸药的感度测试方法及钝感机理的讨论

报道了用不同的撞击装置测试塑料粘结炸药撞击感度的结果 ,并对炸药的钝感机理进行了讨论。

塑料粘结炸药残余应力测试方法研究

本文介绍了残余应力产生的原因及其对材料性能的影响,以及塑料粘结炸药药柱内应力的产生与预防;分析了目前在这领域最有应用前景的三种残余应力无损检测方法与技术;介绍了塑料粘结炸药残余应力测试的最新研究进展.

GPC法测定塑料粘结炸药中高分子材料的相对分子质量及其分布

采用凝胶渗透色谱法使用示差折光检测器与二极管阵列检测器联用技术 ,并根据高分子材料在溶剂中的不同溶解能力对塑料粘结炸药中偏氟乙烯 -三氟氯乙烯共聚物和苯乙烯 -丙烯腈共聚物混合体系进行了分离及相对分子质量测试 ,获得混合体系中单一组分的相对分子质量及其分布 ,建立了适合于该混合体系的GPC测定方法。经与原材料的相对分子质量结果比对 ,证明该方法分离效果良好。

炸药晶粒包覆结构对PBX动态损伤影响的近场动力学模拟

为了研究包覆结构对高聚物粘结炸药(PBX)动态损伤的影响,基于非局域近场动力学理论(Peridynamics,PD),结合Voronoi方法构建了含单层或双层包覆结构的高聚物粘结炸药(Polymer bonded explosive,PBX)的PD计算模型,模拟了不同加载条件下PBX的损伤响应。模拟结果显示,采用粘接剂1包覆时,相比于单层包覆而言,当加载速度分别为20,40 m·s^(-1)和60 m·s^(-1)时,双层包覆结构使HMX晶粒的损伤分别降低了42.8%,87.2%和46.8%,明显降低了PBX中HMX晶粒的损伤。HMX晶粒采用单层包覆结构时,损伤模式主要表现为穿晶损伤,采用双层包覆结构时,损伤模式转变为沿晶损伤。研究还得到了双层包覆结构下不同包覆材料对HMX损伤影响的定量结果,并据此得到了不同包覆结构的性能排序。同时发现包覆结构能够影响HMX晶粒内应力状态,从而影响HMX损伤程度。

基于深度学习的PBX裂纹像素级识别方法

高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosive,PBX)内部裂纹对其性能及可靠性具有明显影响,裂纹的精确识别是PBX内部质量检测的关键。针对PBX内部裂纹识别,基于U-Net和SegNet两种像素级图像识别网络,建立了5种深度学习网络,对比研究了网络连接方式和预训练模型对裂纹识别的影响。基于CT获取的PBX裂纹图建立了数据集,对5种网络进行了训练,采用准确率(A)、F1值(F1)和平均交并比(MIoU)指标对网络进行了评估,在此基础上选择细节识别性能最优的网络用于PBX裂纹的识别和量化分析。结果表明,针对裂纹像素级识别,U-Net型网络优于Seg-Net型网络,网络中Concatenate操作比Pooling Indices操作保留更多图像细节信息,采用预训练模型MobileNet和ResNet可以提高网络训练速度,但导致其裂纹像素级识别性能降低。利用建立的识别方法开展PBX裂纹识别研究,实现了对PBX裂纹的像素级识别,裂纹检出率0.9570,单像素识别准确率为0.9936,MIoU为0.9873,相对裂纹面积为0.7585。

浇注PBX替代材料的准静态压缩力学行为及本构模型标定

为研究高聚物粘结炸药(PBX)的准静态压缩行为,对两种典型配方(含铝粉与否)的浇注PBX替代材料在不同应变率下进行单轴准静态压缩试验,并对其力学性能进行了对比分析。同时基于朱‑王‑唐(ZWT)模型提出一种新模型来描述材料的准静态压缩行为,通过遗传算法获取本构模型参数,并使用Fortran语言在Abaqus有限元软件的用户材料子程序(UMAT)接口中进行本构模型的建立。结果表明:浇注PBX替代材料的准静态压缩过程可分为弹性压缩、应力衰减以及失稳破坏3个阶段;准静态压缩力学行为与应变率有明显的相关性,随着应变率的提高,材料的有效压缩应变基本不变,而压缩模量、屈服强度和压缩强度的对数与应变率对数近似呈现出线性关系;铝粉的加入使浇注PBX替代材料压缩模量、屈服强度和压缩强度均有所提升。新构建的本构模型能较好描述浇注PBX替代材料的准静态压缩行为,使用有限元软件对本构模型普适性进行验证,得到仿真计算结果与试验结果间可决系数R^(2)均大于0.98,吻合程度较高。

PBX内部裂纹水浸超声全聚焦成像方法研究

高聚物粘结炸药(PBX)的内部裂纹检测对其使用安全性和结构完整性评价具有重要意义和工程应用价值。为了提高PBX内部裂纹缺陷的成像检测精度和图像质量,研究了曲面修正水浸超声全聚焦成像方法,并在此基础上进一步结合了延迟乘和波束形成(DMAS)技术,通过水浸法对Φ100.0 mm的半圆柱PBX的底部裂纹缺陷进行了超声成像检测研究,实现了对曲面构形PBX底部裂纹缺陷的高精度成像表征。实验结果表明,传统全聚焦成像算法的裂纹缺陷高度测量误差为12.0%,图像信噪比为1.37 dB;曲面修正后的裂纹缺陷高度测量误差为3.6%,图像信噪比为2.13 dB;而曲面修正结合DMAS算法成像的裂纹缺陷高度测量误差仅为0.4%,图像信噪比为5.32 dB。

裂纹长度对PBX代用材料表观断裂韧性Kc的影响

表观断裂韧性(Kc)是表征高聚物粘结炸药(PBX)抵抗裂纹萌生和裂纹扩展的重要材料性能,研究表观断裂韧性Kc的尺寸效应对预测不同尺度的PBX的起裂及失效行为具有重要意义。通过中心裂纹巴西圆盘(CSTBD)试验,对PBX代用材料的表观断裂韧性Kc的尺寸效应特性进行研究,通过断裂试验研究了不同裂纹长度(2,4,6,8,10 mm)对CSTBD试样表观断裂韧性Kc的影响。并采用了传统的最大切应力(MTS)准则以及考虑Willimas级数高阶项系数和断裂扩展区(FPZ)长度预估模型的修正最大切应力(MMTS)准则,对PBX代用材料的表观断裂韧性Kc的尺寸效应解释。结果发现,随着裂纹长度的增加,Kc从0.139 MPa·m0.5增长至0.251 MPa·m0.5,并且随着裂纹长度的增加Kc趋于稳定。在使用A3项修正的FPZ长度预估模型下,相较于传统的MTS准则,使用MMTS准则能够很好地解释PBX代用材料表观断裂韧性Kc的尺寸效应。