CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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  • 2020年第28卷第4期文章目次
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    • >综述
    • 聚脲弹性体在爆炸防护中的研究进展

      2020, 28(4):277-290. DOI: 10.11943/CJEM2019135

      摘要 (763) HTML (909) PDF 0.00 Byte (502) 评论 (0) 收藏

      摘要:从力学性能、防护结构应用研究、吸能机理三个方面综述了聚脲弹性体在爆炸防护中的研究进展。聚脲弹性体的静/动态力学性能优异,断裂伸长率高、应变率效应强,在增强墙体、金属及复合材料等多种防护结构抗冲击性能方面的研究取得了重要进展,获得了一些规律性认识,包括聚脲弹性体在防护结构中的位置、质量比重等因素对抗爆性能的影响以及聚脲弹性体在墙体、金属、复合材料等不同结构中增强抗爆性能的机理。分析认为聚脲弹性体在爆炸防护中具有很大的应用潜力,指出未来需进一步研究聚脲弹性体的本构关系、影响聚脲弹性体抗爆性能的因素、防护结构尺寸效应与聚脲弹性体的微观吸能机理。

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    • >计算与模拟
    • AP多粒度级配固体推进剂非稳态燃烧响应模型

      2020, 28(4):291-299. DOI: 10.11943/CJEM2019017

      摘要 (571) HTML (497) PDF 0.00 Byte (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:为获得高氯酸铵(AP)粒度级配对固体推进剂燃烧响应特性的影响,以氧化剂单粒度的多火焰稳态燃烧模型(BDP)为基础,考虑实际推进剂中AP多级配粒度分布,建立了AP多粒度级配的AP/端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂非稳态燃烧响应模型,并对模型进行校验。针对由四种AP粒度330,250,110 μm和50 μm组合成的几十种AP多级配复合推进剂,分别在工作压强10 MPa、振荡频率25~1000 Hz条件下开展了燃烧响应特性研究,分析了AP粒度级配和配比等参数变化对压强耦合响应函数的影响规律。模型计算结果表明,100~1000 Hz,燃烧响应模型计算结果与文献实验测量结果吻合较好(实验压强>5 MPa),误差小于9%。AP粒度配比与级配对燃烧响应函数的分布影响较大,影响规律基本满足:AP多级配中提高小粒度AP的配比含量或者降低大粒度AP配比含量可以抑制中低频振荡,但同时会增益中高频振荡。用中粒度AP替代小粒度AP可以抑制中高频振荡,反之,替代大粒度AP则可以抑制中低频振荡。

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    • 基于SPH-FEM耦合法切缝药包爆破机理数值模拟

      2020, 28(4):300-307. DOI: 10.11943/CJEM2018363

      摘要 (452) HTML (455) PDF 0.00 Byte (360) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了进一步研究切缝药包爆破机理,在AUTODYN内运用光滑粒子流体动力学与有限单元(SPH-FEM)耦合法构建了装药不耦合系数为2.0的切缝药包爆破模型,分析装药爆炸初期的爆轰产物膨胀过程、爆轰产物粒子运动速度及炮孔周围岩体损伤演化历程。结果表明:对于切缝方向,由于没有切缝管的约束作用,爆轰产物粒子能够以较高的速度向前运动,粒子最大运动速度可达到4750 m·s-1,最前端粒子在3.5 μs到达孔壁,切缝方向岩体开始产生损伤破坏,且随着切缝管内爆轰产物的继续膨胀,切缝方向岩体进一步受到破坏;对于非切缝方向,切缝管的约束作用使得爆轰产物粒子膨胀受阻,粒子最大运动速度仅为800 m·s-1,同时切缝管在爆轰产物的推动下缓慢向炮孔壁运动,12.6 μs切缝管到达炮孔壁,非切缝方向岩体开始产生损伤,但损伤展布区域较小,且非切缝方向炮孔壁保持了较好的完整性。

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    • PEG/增塑剂共混物相容性的分子动力学模拟和介观模拟

      2020, 28(4):308-316. DOI: 10.11943/CJEM2019088

      摘要 (487) HTML (453) PDF 0.00 Byte (341) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决含能钝感增塑剂应用于硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的问题,研究了增塑剂三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)、硝化甘油(NG)、1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)与粘合剂预聚物聚乙二醇(PEG)的相容性。采用分子动力学模拟计算了PEG、TMETN、NG、BTTN四种纯物质的溶度参数及分子内和分子间径向分布函数,得到相容性优劣顺序为:TMETN/PEG>BTTN/PEG>NG/PEG。BTTN分子中的亚甲基和TMETN的结构削弱了自身分子间作用、降低了与PEG溶度参数的差值;分析了共混物的结合能及分子间径向分布函数,认为增塑剂与PEG相容的本质为“分子间以非键作用相结合,范德华作用占主要比重”。此外,增塑剂与PEG分子的极性越相近、范德华作用的占比越大;通过介观模拟得到体系的介观形态演变过程,发现NG/PEG及BTTN/PEG易发生相分离、TMETN/PEG仅发生轻微的同相归并。最终得出: 含能钝感增塑剂TMETN与PEG的相容性优于BTTN及NG,可以考虑将其代替或部分代替NG、降低NEPE推进剂的感度,为低易损战术武器的发展提供依据。

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    • 八种溶剂体系中HMX晶体形貌的分子动力学模拟和实验研究(英)

      2020, 28(4):317-329. DOI: 10.11943/CJEM2020019

      摘要 (506) HTML (447) PDF 0.00 Byte (415) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用附着能模型(AE模型)和分子动力学方法(MD方法)预测了奥克托今(HMX)在八种常用有机溶剂中的重结晶形态。结果表明,在真空中预测得到HMX晶体形态的优势晶面分别为:(0 1 1),(1 1 -1),(0 2 0),(1 0 0)和(1 0 -2)。其中(1 0 0)面是极性最大的晶面,并且与溶剂分子的相互作用能最大,因而导致该面的生长速度变慢,并在最终的晶体形态中成为面积较大的优势面。(1 0 -2)和(0 2 0)是与溶剂分子具有较小相互作用能的晶体面,在最终的晶体形态中这两个面表现为面积最小的晶面甚至是消失。计算了晶体形态的长径比,其顺序为:环戊酮>环己酮>N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)>吡啶>丙酮>磷酸三乙酯>碳酸丙烯酯>二甲基亚砜(DMSO),这表明在二甲基亚砜和碳酸丙烯酯中进行重结晶实验更有利于HMX的球化。采用自然冷却方法在八种纯有机溶剂中对HMX进行了重结晶实验,重结晶实验结果与AE模型的模拟结果吻合良好,这表明AE模型适用于预测HMX的晶体形态,对HMX重结晶实验具有指导作用。

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    • >制备与性能
    • 新型内盐N-(2,2-二硝基乙基)氨基胍的合成与性能

      2020, 28(4):330-335. DOI: 10.11943/CJEM2019115

      摘要 (731) HTML (569) PDF 0.00 Byte (477) 评论 (0) 收藏

      摘要:以2,2-二硝基丙二醇为原料,经降解反应和取代两步反应合成了内盐型化合物N-(2,2-二硝基乙基)氨基胍,两步总反应产率为65%,采用X-射线单晶衍射分析、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振谱(1H NMR、13C NMR)和元素分析等方法进行了结构表征;通过差热示差量热仪-热失重(DSC-TG)联用技术测定了其分解温度,利用等键方程和K-J方程预测了其能量参数。结果表明,内盐N-(2,2-二硝基乙基)氨基胍的晶体为单斜晶系,空间群为P21/n,晶胞参数为a= 8.8613(10) Å,b=6.4568(6) Å,c=13.4134(16) Å,α=90°,β=95.093(4)°,γ=90°,V=764.43(14) nm3Z=4,Dc=1.670 g·cm-3F(000)=400。其热分解温度为183.8 ℃,理论爆速为 8333 m·s-1,理论爆压为29.4 GPa;实测的撞击感度和摩擦感度较低,撞击感度为20 J,摩擦感度为120 N。

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    • 球磨法制备Fe2O3掺杂纳米铝热剂及其燃烧性能(英)

      2020, 28(4):336-343. DOI: 10.11943/CJEM2019071

      摘要 (410) HTML (416) PDF 0.00 Byte (396) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,广大学者已经研究了多种方法来制备纳米铝热剂和改善其燃烧性能。本研究分别采用原位球磨法和超声共混法成功制备了两种含Fe2O3纳米铝热剂。通过热重分析(TGA)、函数拟合、X射线衍射(XRD)、接触角测试、扫描电子显微镜测试(SEM)、高速摄像实验和红外温度测量充分表征了所制备产品的形貌和性能。结果表明,通过原位球磨法制备的Fe2O3掺杂的纳米铝热剂的性能要优于超声共混法制备的铝热剂。通过对Fe2O3掺杂量的筛选发现,原位球磨法制备的纳米铝热剂的Fe2O3最优掺杂量为17%,该产物每100 ℃最大增重百分比为13.1%。与超声共混法制备的纳米铝热剂相比,原位球磨法制备的纳米铝热剂的加热电压和初始燃烧温度分别降至12 V和600 ℃。此外,原位球磨法制备的纳米铝热剂的燃烧火焰更稳定和均匀。

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    • 两种多硝基偶氮苯类含能化合物的合成及其性能

      2020, 28(4):344-351. DOI: 10.11943/CJEM2019092

      摘要 (571) HTML (442) PDF 0.00 Byte (493) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研制新型耐热含能材料,合成了2,2′,4,4′,6,6′-六氯-3,3′,5,5′-四硝基偶氮苯(HCTNAB)和4,4′-二氯-2,2′,3,3′,5,5′-六硝基-6,6′-二甲氧基偶氮苯(DCHNDOCAB) 两种新型的多硝偶氮苯化合物,通过元素分析、FTIR、X-射线单晶衍射等表征了合成产物结构,应用DSC和TG-DTG研究了其热稳定性,其中HCTNAB分解温度为266.8 ℃,DCHNDOCAB分解温度为269 ℃。基于Gaussian 09程序、在6-311++G**基组水平上用B3LYP法对DCHNDOCAB分子结构进行优化和性能预估。研究发现:HCTNAB的是一种重要的含氯含能中间体;计算得DCHNDOCAB的爆速达到7117 m·s-1,爆压为21.0 GPa,有望成为一种新型的偶氮类耐热炸药。

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    • >安全性能与评价
    • 液压致裂法在PBX炸药拉伸强度测试中的适用性

      2020, 28(4):352-357. DOI: 10.11943/CJEM2019281

      摘要 (453) HTML (230) PDF 0.00 Byte (367) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosive,PBX)拉伸强度测试中哑铃直拉法(GJB772A-1997)测试效率不高以及巴西试验测试精度欠佳的问题,基于液压致裂原理自主搭建了测试平台,发展了拉伸强度液压致裂测试方法,实现了PBX炸药的拉伸强度的准确测试。为验证该测试方法的有效性,以某PBX模拟材料哑铃试样为研究对象,在同一发试样中先后进行了标准直拉法和液压致裂法拉伸强度测试实验,并将测试结果进行对比。结果表明,液压致裂法测得的拉伸强度((9.49±0.24) MPa)与直拉法测得的拉伸强度((9.24±0.43) MPa)相对误差仅为2.70%,具有很好的测试精度。液压致裂法可在单发哑铃的残样上获得至少四个有效的拉伸强度数据,相较于直拉法具有测试用量少、测试效率高的特点,且测试稳定性良好,表明该测试方法兼具了哑铃直拉法的高精度和巴西试验的低用量高效率,同时可作为一种原位测试手段广泛运用于配方研制以及结构件不同位置的拉伸强度测试。

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    • 淹没空化水射流倒空钝黑铝炸药实验研究

      2020, 28(4):358-364. DOI: 10.11943/CJEM2019189

      摘要 (447) HTML (490) PDF 0.00 Byte (310) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探索淹没空化水射流倒空弹药装药的作用过程和安全性,以钝黑铝炸药为实验对象,开展了淹没空化水射流倒空弹药装药实验研究。采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,获得钝黑铝应力-应变力学性能;搭建空化水射流倒空实验装置,考察空化水射流对钝黑铝的冲击破碎效果和作用机理;采用扫描电子显微镜(SEM)表征破碎颗粒形貌,获得空化水射流对钝黑铝细观破碎模式;搭建热电偶测温装置测量空化水射流冲击过程中钝黑铝内部温度变化,并结合钝黑铝差示扫描量热(DSC)测试结果,探讨实验过程的安全性。结果表明,钝黑铝应力-应变曲线包括脆弹性阶段、非线性弹塑性阶段和应变软化阶段3个阶段,并且动态加载下的损伤具有应变率效应;空化水射流能够在15 min内干净倒空钝黑铝炸药,收集得到的破碎颗粒最大粒径不超过3 cm;钝黑铝的破坏主要是由空泡溃灭时产生微射流和冲击波的强大冲击作用所致,其细观破碎模式主要是晶体与黏结剂和铝粉之间的沿晶分离,并伴随少量的穿晶现象,没有发现晶粒破碎的现象;空化水射流倒空钝黑铝炸药是安全的,最高温度约达50 ℃,小于规定的热起爆温度(160 ℃),不易引发钝黑铝爆炸。

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    • >读者·作者·编者
    • 2020年第4期封面

      2020, 28(4).

      摘要 (434) HTML (118) PDF 3.07 M (325) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 2020年第4期目录

      2020, 28(4).

      摘要 (432) HTML (125) PDF 758.94 K (282) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 2020年第4期图文摘要

      2020, 28(4):Ⅰ-Ⅵ.

      摘要 (353) HTML (122) PDF 3.39 M (279) 评论 (0) 收藏

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侵彻弹药高效毁伤 特邀专刊

年第卷第

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