DNAN基含铝炸药低应变率下J-C本构关系

炸药装药的跌落响应问题是典型的低速撞击点火问题,表现出应变率低、脉宽长及脉冲小等特点,与高速冲击点火明显不同。为研究典型水中兵器战斗部装药跌落条件下的动态力学特征,利用分离式霍普金森压杆对二硝基苯甲醚(DNAN)基含铝炸药进行动态压缩试验,通过入射波整形技术实现了常应变率加载,得到了常温常压条件下80、180、280、360和440 s^(-1)等5种低应变率下DNAN基含铝炸药的应力应变曲线,采用Johnson-Cook(J-C)本构模型对试验数据进行了参数拟合,并结合数值仿真加以验证。结果表明:DNAN基含铝炸药的弹性模量、屈服强度、屈服应变、失效应力及失效应变均随应变率的提高而增大。利用拟合得到的J-C本构参数可以在数值仿真中很好地还原DNAN基含铝炸药在低应变率下的动态力学行为,从而为相关跌落安全性数值仿真计算提供数据支撑。

DNAN基含铝炸药烤燃实验与数值模拟

为研究RB-2X(2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)/奥克托今(HMX)/铝(Al)/黏结剂)和RM-2X(DNAN/HMX/3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)/Al/黏结剂)两种新型DNAN基含铝炸药热响应特性,开展RB-2X炸药在1.0 K·min^(-1)、RM-2X炸药在1.0 K·min^(-1)和0.5 K·min^(-1)加热速率下烤燃实验,测量炸药中心温度变化。建立烤燃弹数值模拟计算模型,采用多组元网格单元计算方法,考虑熔铸炸药冷却收缩形成空气间隙的影响,分析炸药热响应特性。数值模拟点火时间与实验结果对比显示,RB-2X炸药点火时间偏差为1.13%,RM-2X炸药点火时间最大偏差为5.63%。在此基础上,分析熔铸炸药壳体壁面与炸药之间的空气间隙对炸药点火时间的影响,结果显示延迟时间随间隙宽度增大而缓慢增大,当空气间隙扩大到0.75 mm后,延迟时间稳定在90 s,表明空气间隙对炸药点火时间的影响明显。预测装填RM-2X大尺寸弹药热响应过程,结果表明弹药尺寸和加热速率的增大会明显降低点火时中心温度,DNAN熔化状态从全部熔化变为固液共存。

两种DNAN基含铝炸药的爆轰性能

为研究2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基含铝炸药的爆轰性能,采用全光纤激光干涉测速仪(DISAR),测量了两种含铝炸药——RBOL-2(DNAN/HMX/Al/添加剂)和RMOE-2(DNAN/HMX/NTO/Al/添加剂)爆轰端面与窗口界面粒子速度以及驱动金属平板自由表面速度,得到两种炸药的爆轰反应区宽度分别为(1.073±0.111)mm和(1.559±0.094)mm,CJ压力分别为(25.42±0.44)GPa和(20.99±0.15)GPa,冯·诺依曼峰值压力分别为41.27 GPa和27.69 GPa等爆轰波结构参数。金属平板自由表面速度结果表明:RBOL-2炸药的做功能力强于RMOE-2炸药;含铝炸药达到的稳定爆轰状态与起爆加载条件有关,加载压力越高,含铝炸药的做功能力越强,在较高的加载压力(21 GPa)下,加载压力越高,参与爆轰反应区反应的铝粉越多,含铝炸药达到的爆轰状态越强。