超壓爆轟產(chǎn)物狀態(tài)及相關(guān)現(xiàn)象研究.pdf

1、研究高能炸藥的起爆特性和產(chǎn)物狀態(tài)方程對于有效利用炸藥爆轟所提供的能量以及提高炸藥在加工、儲存、運(yùn)輸和使用過程中的安全性具有重要的理論和應(yīng)用價值，本文采用理論分析、實驗研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，對高能炸藥爆轟反應(yīng)速率方程和超壓爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程進(jìn)行了系統(tǒng)研究，同時將相關(guān)研究結(jié)果應(yīng)用于超壓爆轟驅(qū)動、材料物態(tài)方程和常規(guī)兵器戰(zhàn)斗部設(shè)計技術(shù)等領(lǐng)域。
　　首先分析了爆轟的經(jīng)典模型——CJ理論和ZND模型，在對高能炸藥爆轟反應(yīng)速率方程研究進(jìn)行綜

2、述的基礎(chǔ)上，建立了與炸藥初始孔隙率及孔隙尺寸相關(guān)的沖擊起爆反應(yīng)速率CZT模型。利用CZT模型，對PBX-9404炸藥一維沖擊起爆問題進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了反應(yīng)速率方程中熱點項、初始空隙度以及炸藥顆粒尺寸對起爆過程的影響;對二維大隔板實驗進(jìn)行了數(shù)值模擬，對幾種不同孔隙率和顆粒尺寸的PBX-9404炸藥樣品，得到了臨界隔板厚度。
　　對于反應(yīng)速率方程中的待定系數(shù)，采用具有良好全局優(yōu)化能力的遺傳算法來確定。通過對遺傳算法的改進(jìn)提高了收斂

3、速度，并將其與DYNA2D程序有效結(jié)合，確定了PBX-9404炸藥CZT模型中的待定系數(shù)。
　　通過實驗方法研究了高能炸藥超壓爆轟產(chǎn)物狀態(tài)。給出了爆轟產(chǎn)物的雨貢紐測量方法，采用傳統(tǒng)的對比法獲得了JB-9014炸藥爆轟產(chǎn)物的超壓雨貢紐關(guān)系;建立了超壓爆轟產(chǎn)物聲速測量方法，采用光分析法測量了JB-9014炸藥超壓爆轟產(chǎn)物聲速，得到了該炸藥高壓沖擊狀態(tài)下超壓爆轟產(chǎn)物Hugoniot聲速隨超壓爆轟產(chǎn)物壓力變化曲線上的狀態(tài)點，并建立了相應(yīng)的

4、確定CJ點狀態(tài)的方法，得到了JB-9014炸藥的CJ狀態(tài)。
　　建立了利用Hugoniot曲線和聲速實驗數(shù)據(jù)擬合超壓狀態(tài)方程的基本方法，以P.K.Tang對PBX-9501和PBX-9502炸藥的爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程進(jìn)行研究的思想為基礎(chǔ)，建立了三組JB-9014炸藥的超壓爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程。將這三組超壓爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程嵌入DYNA2D程序，通過對超壓卸載實驗的模擬，得到的炸藥在超壓爆轟狀態(tài)下較短的稀疏波追趕時間與實驗結(jié)果一致。
　

5、　對超壓爆轟的三個典型應(yīng)用進(jìn)行了研究。建立了超壓爆轟驅(qū)動飛片的理論模型，得到了推廣的Gurney模型;通過實驗研究了多級超壓爆轟驅(qū)動問題，驗證了理論模型，并對其中的幾個關(guān)鍵問題進(jìn)行了討論。采用數(shù)值模擬方法研究了超壓爆轟作用下射流和射彈形成及運(yùn)動過程，分別設(shè)計了三種結(jié)構(gòu)的射流和射彈形成裝置，通過飛片撞擊使主裝藥產(chǎn)生超壓爆轟，改變飛片的速度來調(diào)整爆轟產(chǎn)物壓力，得到了爆轟產(chǎn)物壓力與射流或射彈頭部速度之間的關(guān)系。對各種高壓加載技術(shù)進(jìn)行了對比，初