CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
+高级检索
  • 基于原位拉伸的HTPB推进剂多尺度损伤演化分析
    含能材料 | 2024年第2期
  • 铝锂合金稳定化包覆及其推进剂应用
    含能材料 | 2024年第1期
  • 液滴限域结晶制备CL-20/HMX共晶毫米空心球及其性能
    含能材料 | 2023年第12期
  • Energetic Materials Frontiers ESCI收录
  • 液滴微流控技术制备DAAF/氟橡胶复合微球
    含能材料 | 2023年第11期
  • 初始自由空腔体积对PBX-3炸药慢烤反应烈度的影响
    含能材料 | 2023年第10期
  • 嵌入包覆型AlH3含能复合颗粒的制备及其反应特性
    含能材料 | 2023年第9期
  • 聚能杆式射流侵彻混凝土和岩石靶体试验与数值模拟
    含能材料 | 2023年第8期
编辑推荐
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
  • 弹药安全关乎生命安全、平台生存。20世纪60年代到80年代,国外曾发生了多起弹药爆炸安全事故,造成了重大人员伤亡和财产损失,给弹药的安全使用和装备平台的生存力敲响了警钟,折射出弹药安全问题的极端重要性,迫切需要发展安全弹药。发展安全弹药是一项系统工程,涉及材料、器件、结构、装备等方方面面,综合性能优良的不敏感含能材料是确保弹药安全的核心与关键。近年来,我国在不敏感含能材料与安全弹药方面开展了大量研究,设计合成了系列性能优良的新型低感高能单质炸药、开发了系列不敏感高能混合炸药、获得了不同刺激下弹药及装药的安全响应机理认知、建立了弹药安全性试验评价方法、掌握了多种弹药的反应烈度控制技术,对推动我国弹药安全性的提升具有重要意义。为展示不敏感含能材料与安全弹药的最新研究成果,特组织出版“不敏感含能材料与安全弹药”专题。本期专题共收到13篇论文,研究论文10篇,综述3篇,均是安全弹药领域普遍关注的难点和研究热点。希望通过本专题的出版,能有效促进含能材料与弹药领域学者的广泛交流与讨论,加快相关技术发展,为提升装备的综合性能提供技术支撑。
  • 新型推进剂的制备与能量调控是未来高性能固体火箭发动机的关键技术,对于提升导弹武器的生存能力和打击精度具有重要意义。现有固体火箭发动机在推力按需输出方面存在瓶颈,而基于固体燃料可控能量释放的调控方法为提升动力系统的机动能力开辟了新思路。界面调控型铝基复合燃料、电控推进剂、多物理场耦合等先进材料和技术是当前备受关注的热点方向,已在实验室层面展示了优异的调控性能,具有良好的应用前景。固体燃料可控能量释放应以发动机需求为牵引,使可控释能特性适用不同的应用场景。可控燃烧技术的研发应注重基础研究与应用研究相结合,通过能量释放原理的创新实现技术突破。可控能量释放方向的发展须多学科多单位交叉融合,将成为军民两用的基础性、前沿性技术。
  • 高效毁伤技术是以提高武器弹药对目标毁伤效能为宗旨的多学科综合性技术体系,是实施高效火力打击以达到作战目的的关键技术。针对武器弹药打击的不同类型目标,研究其毁伤能量(力学、化学、电磁学及其耦合作用等)释放和控制技术,以实现对目标物理破坏或使目标功能丧失达到最佳效果的学科和技术方向。近年来随着战场目标防护技术的发展、现代战争作战模式的改变,对毁伤技术提出新的挑战。先进毁伤是以新型毁伤元材料、结构、加载驱动等为基础而发展的新概念、新原理、新质毁伤技术。近年来,国内外先进毁伤技术研究异常活跃,高水平学术成果不断涌现,各类的新概念、新原理毁伤技术蓬勃发展。从发展趋势来看,含能材料正朝着高能化、钝感化和能量利用率最大化方向发展,战斗部朝着高动能、多功能及低附带毁伤方向发展,引信将朝着智能化、微型化方向发展。为集中展示先进毁伤技术领域的最新研究成果,本专题面向国防建设和技术发展需求,针对含能材料、战斗部和引信等核心领域的毁伤效能进行研究和探索,推动我国先进毁伤技术的交流融合与创新发展。
  • 起爆与传爆技术作为火工品技术的重要组成部分,其本质是物理能量与化学能量的相互转化,承担着爆轰能量引发、传递、控制等功能,作为武器装备中最敏感的始发含能单元,起爆传爆技术对武器装备的安全性、可靠性和高效能均有重要影响,其技术多学科交叉和应用多领域跨越的特点,凸显了火工品技术的基础性。随着武器装备和国民经济的发展,起爆传爆技术在引信、战斗部、不敏感弹药、微小型弹药、智能弹药、民用爆破等领域的应用日趋广泛,产生了分布式起爆与传爆、微尺度起爆与传爆、信息可控起爆与传爆、不敏感起爆与传爆等新型技术。本专题聚焦新型换能元、起爆/传爆药剂、起爆传爆序列设计与装药、起爆传爆序列可靠性评估等研究内容开展专题征稿,以期呈现出国内在该领域的最新研究成果。
  • 换能元是火工品序列中一种特殊的能量转换元件,在机械、电、光等能量的刺激下,引发火工含能材料作用实现点火、起爆和作功。近年来,换能元的输出性能增强、安全性能加固、匹配性能优化、测试技术提升,极大促进了火工换能技术更新发展。随着应用需求的扩展和换能元技术的进步,新型换能元器件技术正向钝感化、含能化、微尺度、信息化、芯片化等方向发展;并在复杂环境对火工品性能干扰、信息化智能控制应用等问题面前,显现出基础推动作用。目前,围绕火工品技术领域创新,在新型换能元设计与制备、新型发火体制的换能元技术等研究方向上,国内外研究者都在积极探索基于新材料、新机理换能技术,以满足火工品环境加固、高效能设计等发展需要,为武器装备信息化控制、智能化换能等提供技术储备。
  • 含能材料是一类含有爆炸性基团或含有氧化剂和可燃物、能独立进行化学反应并输出能量的化合物或混合物,是军用炸药、发射药和火箭推进剂配方的重要组成部分。含能材料制备的绿色原子经济性及其生产过程中污染物的控制与资源化成为发展趋势。本专题面向节能减排和双碳国家重大战略需求,针对含能材料生产和使用过程中的三废、废旧炸药的回收利用、特种污染(如液体推进剂)废液处理等领域的环境化学问题的研究与探索,为研发出处理效果显著、经济环保、安全可靠、可持续发展性强的含能材料绿色化学提供理论依据和技术支撑。
  • 优先出版
  • |
  • 预出版
  • |
  • 当期目录
  • |
  • 专辑论文
  • |
  • 学术观察
  • |
  • 年度排行
  • |
  • 过刊浏览
    全选
    显示模式: |
    • 余天昊, 闫亚宾, 王晓媛

      优先出版日期:2024-02-07  DOI: 10.11943/CJEM2023239

      摘要:固体推进剂界面作为固体发动机结构中力学性质相对薄弱的部分之一,明确其物化性质、损伤演化模式以及脱湿对推进剂结构完整性的影响是极其重要的研究内容。与实验相比,利用数值模拟能够快速、高效地研究各种界面体系下的不同物化性质,具有较好的应用前景。从微观尺度分子动力学、细观尺度有限元数值仿真与宏观数值模拟角度出发,综述了复合固体推进剂多种界面力学性质的研究进展,探讨了多尺度下复合固体推进剂界面数值模拟对固体推进剂工程设计的推动作用与目前存在的不足,并展望了未来的发展方向。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
    • 薛会会, 黄娟, 张阿磊, 陈可泉, 周杰, 丁亚军, 肖忠良

      优先出版日期:2024-02-03  DOI: 10.11943/CJEM2023203

      摘要:为发展绿色无毒、操作简单且结果准确的NC含氮量测量方法,基于硝化纤维素(NC)在碱液中水解后产生的亚硝酸根(NO2-)与硝酸根(NO3-)的摩尔比与NC含氮量之间的线性关系,采用紫外分光光度计法分析了NC含氮量。在相同的反应条件下水解5种已知含氮量的NC标品,通过紫外分光光度计测定了水解液中的NO2-和NO3-含量,对测量体系的反应条件进行了优化;通过最小二乘法确定NO2-和NO3-的摩尔比(y)与NC标品含氮量(x)之间的线性关系;最后用3种验证用NC样品对此法进行验证。结果表明,通过紫外分光光度计可同时测定碱解液中NO2-和NO3-的含量,其最佳反应条件为:氨基磺酸浓度为20 g·L-1,反应时间为30 min;在最佳反应条件下得到了R2为0.9893的yx间的线性关系式;验证结果表明,采用紫外分光光度计法得到的含氮量与实际含氮量非常吻合,相对标准偏差RSD(n=4)均小于0.150%。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
    • 尧超群, 刘璇, 张德旺, 赵帅南, 郭笑妮, 陈光文

      优先出版日期:2024-02-01  DOI: 10.11943/CJEM2024017

      摘要:含能材料广泛应用于兵器工业、航空航天及民用建设等领域。其合成过程复杂、危险性高,传统釜式反应工艺难以满足产品质量和过程安全控制的要求。微反应技术具有热质传递速率高和安全性好等优点,在含能材料领域具有广阔的发展前景。为此, 本文从微反应技术基本原理、含能化合物合成、含能颗粒材料制备和超声微反应器四方面展开综述,基于化学工程视角,阐释微化工技术在含能材料领域的应用特点。同时,总结并展望了技术领域的研究难点与未来发展方向,包括反应动力学/热力学、高黏/含固流体混合强化、反应放大与智能系统、三废处理及如何与人工智能等新兴学科结合等问题。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
    • 李佳伟, 李佳飞, 张东旭, 薛志华, 李柘嫱, 雷金山, 王晶禹, 武碧栋

      优先出版日期:2024-01-30  DOI: 10.11943/CJEM2023264

      摘要:为提高分子钙钛矿含能材料(DAP-4)的装药工艺安全性,采用同轴型液滴微流控技术,改变黏结剂聚叠氮缩水甘油醚(GAP)和硝化纤维素(NC)的复合比例(占DAP-4质量的2 %)实现了DAP-4基含能复合微球的球形化造粒。通过扫描电镜、X射线衍射仪、差热扫描量热仪、热失重分析仪、高速摄影、撞击感度测试仪和摩擦感度测试仪等系统测试和分析了样品的宏微观形貌、晶体结构、热性能、燃烧性能、机械感度等。结果表明:黏结剂GAP与NC的比例为4∶1时,DAP-4基复合微球(GN41)的球形化效果最好;对DAP-4进行球形化造粒后不会改变其晶体结构,热分解峰温略有提前;DAP-4基复合微球的燃烧时间比原料有轻微延长,总体依然表现出非常平稳的持续燃烧,保留了其优异的燃烧性能;GN41微球在降低机械感度的同时显著改善了流动性,提高了装药工艺安全性。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
    • 杨雅麟, 秦逸枫, 夏江璐, 杜慧英, 李馨宇, 伍波, 马丛明

      优先出版日期:2024-01-30  DOI: 10.11943/CJEM2024006

      摘要:多环富氮含能化合物因其在构建低机械感度、良好热稳定性和高密度新型含能分子方面的独特优势,而备受国内外研究人员关注。研究将四唑环接入稠环中构建新型多环富氮骨架,利用其作为高能有机燃料和氢键供体,进一步与富有氢键受体的氧化性结构单元HClO4通过非共价键自组装,合成了3种不含结晶水的新型多环自组装含能化合物——7-氨基-6-(2H-四唑-5-基)-吡唑并[1,5-a]嘧啶高氯酸盐(1),7-氨基-6-(2H-四唑-5-基)-[1,2,4]三唑并[1,5-a]嘧啶高氯酸盐(2)和2,7-二氨基-6-(2H-四唑-5-基)-[1,2,4]三唑并[1,5-a]嘧啶高氯酸盐(3)。采用核磁共振谱、X-射线单晶衍射分析对其结构进行表征,利用差示扫描量热仪-热重联用和BAM法测试其热稳定性和机械感度,并运用Gaussian 09程序和EXPLO5 V6.05.02预测其爆轰性能。结果表明,三种化合物均有较高的晶体密度(密度ρ: 1.75~1.86 g·cm-3)、良好的热稳定性(热分解起始温度Td: 184~260 ℃)和爆轰性能(爆速v: 7343~7570 m·s-1; 爆压p: 21.1~22.8 GPa),优于传统炸药三硝基甲苯(TNT)。其中化合物1(撞击感度IS>40 J,摩擦感度FS=216 N)和化合物3IS=25 J,FS=240 N)展现出低的机械感度。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
    • 文艺蒙, 茆俊卿, 马宋雨辰, 狄阳, 刘涛, 刘杰

      优先出版日期:2024-01-25  DOI: 10.11943/CJEM2023200

      摘要:多晶型六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)在推进剂体系中因与添加剂接触或环境条件(温度或压力)改变,晶型易发生转变形成混合晶型,导致推进剂结构损伤,性能降低。为阻止溶剂与CL-20的接触,抑制CL-20晶型转变,研究将基于己二胺(HMDA)与邻苯二酚(CCh)氧化自聚合反应生成聚酚胺(PCHA)薄膜,采用水悬浮法在温和的条件下对CL-20炸药晶体进行表面修饰,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪(RAMAN)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等对表面改性颗粒的形貌结构、包覆物含量、热稳定性及其在乙二醇溶液中的稳定性进行研究。结果表明,HMDA与CCh在温和条件下可对CL-20晶体表面进行修饰,并形成一层致密的PCHA包覆层;溶解称重法和高效液相色谱法(HPLC)测得PCHA包覆物含量约为1%;PCHA包覆将晶型转变温度和热分解温度分别提升了16 ℃和7 ℃,通过Kissinger法计算不同升温速率下的热分解活化能Ea发现CL-20@PCHA的活化能较CL-20提高了约8 kJ·mol-1,热稳定性得到较大提升;XRD测试结果表明PCHA薄膜可以有效阻隔溶剂与CL-20的接触,减缓CL-20在溶剂中的溶解速率,可有效抑制CL-20的晶型转变。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
      • 33
      • 34
      • 35
      • 36
      • 37
      • 38
      • 39
      • 40
      • 41
      • 42
    • 夏文韬, 杜芳, 李毅恒, 林励云, 屈炜宸, 秦瑞, 陶博文, 顾健

      优先出版日期:2024-01-24  DOI: 10.11943/CJEM2023230

      摘要:为了研究Al粉在氮氧化物中的燃烧特性,采用量子化学密度泛函理论ωB97X方法,研究了Al与3种氮氧化物(NO2、NO和N2O)的反应机理。首先,使用ωB97X-D3方法在def2-SVP基组水平上优化了各反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,通过频率分析证实中间体和过渡态的真实性,并通过内禀反应坐标(IRC)计算以进一步确定过渡态,得到了详细反应路径和机理。同时,使用双杂化泛函PWPB95结合DFT-D3校正和def2-TZVPP基组获得了各结构的单点能,并使用变分插值过渡态理论计算了相关反应的反应速率常数,得出每个反应的阿伦尼乌斯表达式。结果表明,Al与NO和NO2的反应过程为Al与O氧原子连接形成复合物中间体后通过三元环状过渡态破坏N-O键生成产物;Al与N2O的反应时则为Al与N原子形成复合物后通过四元环状过渡态发生消除反应生成产物。通过分析各反应动力学参数得到Al与NO2、NO和N2O反应活化能分别为:4.3,249 kJ·mol-1和13.4 kJ·mol-1。在2400~4100 K,由于Al与NO2和N2O的反应能垒较低,反应速率均大于106 m3·mol-1·s-1,说明该反应容易发生且速率极快,Al与NO的反应能垒极高,因此其逆反应速率远大于正反应速率,且各反应反应速率受温度的影响程度为:NO>N2O>NO2

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
    • 刘璇, 尧超群, 廉应江, 韩梅, 陈光文

      优先出版日期:2024-01-22  DOI: 10.11943/CJEM2023256

      摘要:研究以2-甲基-4,6-嘧啶二酮(MPO)为原料,在微通道反应器中探索了与硝硫混酸的硝化反应规律,并进一步通过水解反应来制备1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)。研究通过引入惰性溶剂正辛烷,使反应体系呈弹状流,反应发生于分散液滴内部,解决了硝化中间体2-(二硝基亚甲基)-5,5-二硝基嘧啶-4,6-二酮(TNMPO)在微通道反应器中的堵塞难题,实现了过程强化和连续化;并研究了反应温度、停留时间、物料配比、水解条件等因素对产品收率的影响,提出了微反应器与搅拌釜串联的反应工艺。结果表明,在硝酸与MPO摩尔比为4.4,微反应器中停留时间3 min,反应温度30 oC时,串联搅拌釜保温反应30 min后,用冰水水解开环2 h,FOX-7收率可达90.1%,纯度高于99%。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
    • 潘长鑫, 刘锋, 毕如洁, 代伟, 朱正德, 程雨航

      优先出版日期:2024-01-17  DOI: 10.11943/CJEM2023219

      摘要:为研究螺杆泵送和中深孔装药时伴随的高压作用对现场混装乳化炸药基质微观结构和热稳定性的影响,采用光学显微镜、激光粒度仪、水溶性实验、热重与微商热重联用技术、Kissinger法和Ozawa法、Coats-Redfern法和?atava法,对常压、高压环境下基质的微观结构、粒径分布、析晶含量、热分解过程、热分解反应活化能、热分解机理函数和速率方程进行了研究。结果表明,从常压到高压,基质内相液滴出现聚合、破乳、析晶现象,粒径由3.717 μm增大为4.474 μm,硝酸铵晶体的析出量由0.0530 g增大为0.0640 g,乳液体系均一性减弱;基质的平均热分解起始温度Tonset由157.4 ℃升高为184.0 ℃,平均一阶微商热重峰温Tp由262.6 ℃升高为281.8 ℃,平均质量损失平均速率由0.1454 %·s-1升高为0.1476 %·s-1,反应活化能由108.49 kJ·mol-1降低为84.74 kJ·mol-1,高压下蒸发破乳释放的游离水可能造成了TonsetTp上升,热分解反应更容易发生;Ozawa法计算的活化能随着转化率增大的变化趋势不同,热分解反应的机理函数从Valensi方程变为反Jander方程,其速率方程也发生了变化。高压作用促进了基质内相液滴聚合、破乳、析晶过程,降低了热分解反应发生的活化能,减弱了体系均一性、热稳定性。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
    • 李思涵, 王克俭, 牛余雷, 黄翰哲, 马梓煜

      优先出版日期:2024-01-11  DOI: 10.11943/CJEM2023209

      摘要: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R2均大于0.98,吻合程度较高。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
    • 刘锐, 刘建, 唐岳川, 张朝阳, 黄静, 黄鑫

      优先出版日期:2024-01-08  DOI: 10.11943/CJEM2023226

      摘要:含能分子研发面临多重挑战,传统“试错法”效率低下,计算机辅助分子设计的出现改变了研发模式。本综述回顾了含能分子设计的发展历程,介绍了计算机辅助含能分子设计的研究现状,并概述了人工智能技术(AI)在性质预测、分子生成、合成路线和反应条件预测等多个设计环节的最新进展,讨论了当前含能分子设计模式与其他材料设计方法的差距,思考差距产生的原因,并对未来AI辅助含能分子设计的发展方向提出展望。研究发现,AI在含能分子性能预测和分子生成等方面已经有了应用,但在合成路径规划和反应条件优化等环节的应用仍有待进一步探索,应用前景巨大。通过数据增强、迁移学习或高通量计算有望能够解决含能分子数据薄弱的问题;加强AI辅助含能分子合成路线与反应条件探索有望贯通“设计——评估——制备——验证”全流程自动化分子设计模式。AI辅助含能分子设计为提升含能分子设计水平提供新的可能性,有助提升含能分子研发效率。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
    • 薛皓琦, 余永刚

      优先出版日期:2024-01-05  DOI: 10.11943/CJEM2023206

      摘要:为了深入认识液体工质电热化学炮中等离子射流的点火过程,开展了等离子射流在液体发射药LP1846模拟工质中扩展特性的研究,建立了等离子射流在液体中扩展的二维轴对称非稳态数学模型,并与基于液体工质为水的文献实验进行模型验证。在此基础上对等离子射流在LP1846液体发射药模拟工质中的扩展过程进行数值模拟,分析等离子射流在扩展过程中形态的变化以及射流场压力、速度和温度的分布特性。结果表明,扩展过程中由于Taylor-Helmholtz不稳定性,等离子射流和液体发射药模拟工质两相间存在湍流掺混现象,并随着扩展逐渐加剧,表现为射流头部凸出并逐渐轴向拉长形成尖头,同时射流卷吸液体发射药模拟工质在Taylor空腔中产生液滴,且数量逐渐增多。此外,等离子射流扩展过程中近喷孔处由于液体发射药模拟工质回流而出现颈缩现象。射流场由于膨胀波-压缩波交替作用而存在波动现象,且在近喷孔处尤为剧烈,表现为压力场呈现高低压相间分布,速度场也呈类似分布。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
    • 黄琪, 刘丽, 金波, 彭汝芳

      优先出版日期:2023-12-31  DOI: 10.11943/CJEM2023169

      摘要:以5,5"-{[3,3"-双(1,2,4-噁二唑)]-5,5"-基}-双(1-羟基四唑)为配体,通过溶剂热法制备了一种新型含能铁簇化合物 [Fe2(μ2-CH3O)(μ3-OH)(μ2-O)(BODTO2-)(H2O)]41),并对其进行了单晶X-射线衍射、差示扫描量热和热重分析等表征,分析了其结构和热稳定性,同时通过差热分析仪研究了化合物1对高氯酸铵(AP)热分解的催化性能。测试结果表明,化合物1为立方晶系I-43d空间群,密度为1.506 g·cm-3;晶体结构中Fe3+与Fe3+通过氧原子桥联,形成笼状结构;热分解峰值温度为513.9 K、617.6 K和669.4 K;爆速为6.94 km·s-1,爆压为19.09 GPa;撞击感度为15 J,摩擦感度为360 N。当添加质量分数为10%的化合物1时,AP的高温分解温度降低65 K,活化能降低82.2 kJ·mol-1,证实该铁簇化合物对AP的热分解具有较好的催化活性,具有应用于含能燃烧催化剂的潜质。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
    • 梁鹏飞, 陈锦芳, 赵美玲, 张国辉, 王雅丽

      优先出版日期:2023-12-26  DOI: 10.11943/CJEM2023078

      摘要:采用粒子图像测速技术(PIV)对不等径开放式撞击流中质量分数60%的甘油-水溶液雾化性能进行了研究,探讨韦伯数We(51≤We≤1605)、入射速度u(2.12 m·s-1u≤6.37 m·s-1)、喷嘴直径(喷嘴1:左侧喷嘴直径(D1)-右侧喷嘴直径(D2)=1.5~2 mm和喷嘴2:D1-D2=2~3 mm)对液膜破碎特征及液滴行为的影响,并对复合含能材料粘结剂溶剂二乙二醇与水混合过程的液滴分布进行了研究。结果表明:随着We增大,液膜破碎长度先增大,当液膜破碎模式到达无边缘模式后减小,且液膜厚度与液滴直径逐步减小,液滴速度逐步增大;随喷嘴直径增大,液膜破碎模式变化不显著,液膜破碎长度、厚度、液滴直径均增大,液滴速度则逐步减小。同时,拟合得到液膜破碎长度、液膜厚度、液滴索特平均直径D[3,2]与喷嘴直径、韦伯数间的经验关联式,采用二乙二醇与水体系验证后发现,随入射速度增大,二乙二醇与水撞击混合后液滴直径减小,分布变窄,D[3,2]数值在经验关联式±15%误差范围内与理论预测结果一致。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
    • 杜慧英, 屈智慧, 夏江璐, 杨雅麟, 李馨宇, 秦逸枫, 伍波, 马丛明

      优先出版日期:2023-12-26  DOI: 10.11943/CJEM2023201

      摘要:以2,2-二硝基-1,3-丙二醇为原料,分别与叔丁胺和乙二胺反应后再经硝化,合成了2种爆轰性能优异、热稳定性良好的氮杂脂肪环含能化合物:1,3,5,5-四硝基六氢嘧啶(DNNC)与1,4,6,6-四硝基-1,4-二氮杂环庚烷(TNDA)。利用核磁波谱、红外光谱、X射线单晶衍射等手段对目标化合物进行了结构表征;利用差示扫描量热-热重联用研究了其热分解行为;采用BAM测试方法测试了DNNC与TNDA的撞击感度和摩擦感度;基于等键方程与EXPLO5预测了其生成焓与爆轰参数。结果表明,DNNC单晶中环己烷骨架与TNDA单晶中环庚烷骨架均为椅式构象,两种化合物都存在广泛的分子间、分子内非经典氢键;DNNC的相变温度为155.0 ℃,热分解温度为215.3 ℃,TNDA的相变温度为154.5 ℃,热分解温度为205.9 ℃;DNNC的撞击感度为25 J、摩擦感度为144 N,TNDA的撞击感度为17.5 J、摩擦感度为240 N,均比黑索今(RDX)与奥克托今(HMX)钝感;两种化合物的理论爆速分别为8772 m·s-1、7828 m·s-1,理论爆压分别为34.8 GPa、25.0 GPa。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
      • 33
      • 34
      • 35
      • 36
    • 甘仁杰, 禹利达, 李海宁, 张伟斌, 李卫彬, 杨占锋

      优先出版日期:2023-12-25  DOI: 10.11943/CJEM2023198

      摘要: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。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
    • 吕亮亮, 张伟斌, 李公平, 潘小东, 张才鑫, 杨亚飞, 张催

      优先出版日期:2023-12-12  DOI: 10.11943/CJEM2023212

      摘要: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SegNet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。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
    • 蔡静静, 徐轩, 陈占扬, 杨军

      优先出版日期:2023-12-07  DOI: 10.11943/CJEM2023196

      摘要:为了探究孔内径向空气间隔对有/无金属罩聚能装药定向侵彻效果和炸药爆轰能量传递过程的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件,开展孔内装药空气间隔为6,8,10,12,14 cm时的数值模拟研究,分析了聚能装药中有药型罩形成EFP和无药型罩形成聚能气流的能量集中释放过程,以及对孔壁的定向侵彻深度。结果表明:空气间隔小于10 cm时,聚能气流对孔壁的侵彻深度相对于EFP平均侵深分别提高了53%(6 cm)和29%(8 cm)。空气间隔大于10 cm时,EFP平均侵彻深度相比于聚能气流均增加了26%(12 cm和14 cm)。计算聚能轴线上EFP和聚能气流单位面积通过孔壁的动能,发现空气间隔较小时,聚能气流在空气中衰减耗散的能量小于EFP塑性变形耗能,此时聚能气流对孔壁的侵彻效果较优;空气间隔较大时,爆轰产物空间膨胀造成聚能气流轴线处的密度和动能显著降低,而EFP由于具有高密度和不可压缩性,能量分散小,动能衰减缓慢,此时EFP对孔壁的侵彻效果优于聚能气流。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
    • 丁治豪, 杨伟涛, 高宇晨, 杨建兴, 孔新, 杨斌

      优先出版日期:2023-12-05  DOI: 10.11943/CJEM2023110

      摘要:为了研究直写成型技术(DIW)中挤出系统的喷头流道结构参数(锥角角度、出口直径、成型段长度)对含能材料挤出过程的流体流动影响,研究建立了基于Polyfow Extrusion模块的高黏度含能材料挤出模型,并采用直写成型3D打印工况条件下的挤出实验对其进行了验证。研究通过所建立的模型分析了锥角角度范围90°~130°,出口直径0.75~2 mm以及成型段长度5~20 mm对高黏度含能材料挤出过程的影响。结果表明:采用Polyflow Extrusion模块可以较准确地模拟复合含能材料的流动行为,同时发现锥角为100°、喷头出口直径为1.5~1.75 mm时挤出成型过程相对稳定、挤出膨胀较小,且成型段的增长会在增大所需入口压强的同时减小出口膨胀效应。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
      • 33
      • 34
      • 35
      • 36
    • 岳弘历, 张催, 张伟斌

      优先出版日期:2023-11-03  DOI: 10.11943/CJEM2023157

      摘要:炸药造型颗粒作为高聚物粘结炸药(Polymer-bonded explosive, PBX)构件成型的中间体,表征其体系物理参量对掌握不同造型颗粒对PBX构件性能的影响具有重要意义。利用X射线层析成像(XCT)和图像处理技术无损表征了9种造型颗粒样品随机堆积体系(包含粒径、体积分数、孔隙率、球形度以及本征密度)的物理参量。9种造型颗粒堆积体系平均粒径最大为1.04 mm,体积分数最高可达68.7%,孔隙率最低为1.04%,平均球形度最高为0.93,密度最大为1.44 g·cm-3。结果表明,造型颗粒配方中粘结剂种类、炸药晶体成分、炸药晶体配比以及造粒工艺对颗粒堆积体系物理参量有重要影响,且颗粒堆积体系物理参量之间存在相关性。体系粒径分布越分散,颗粒平均表面积越大;体系平均粒径越大、平均球形度越低,颗粒平均孔隙率就越高;平均粒径较大的颗粒堆积体系体积分数较高,当体系平均球形度较大时颗粒堆积的体积分数与球形度无关。研究为掌握造型颗粒堆积体系的物理参量以及颗粒结构与材料性能关系提供了基础。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
    全选
    显示模式: |
    • 陈荣, 马荣, 王峥, 任柯融, 张思源, 田占东

      优先出版日期:2023-10-23  DOI: 10.11943/CJEM2023133

      摘要:为研究高应变率下铸态TiZrNbV难熔高熵合金的层裂行为,获取准确的动态本构参数。采用20 mm一级轻气炮平板撞击实验研究了铸态TiZrNbV难熔高熵合金的层裂特性,对回收试样进行扫描电镜分析,从微观角度获得了铸态TiZrNbV高熵合金在不同应变率下的层裂特性,并基于层裂实验自由面速度历史标定得到了铸态TiZrNbV高熵合金的GTN-JC本构模型参数。结果表明,TiZrNbV难熔高熵合金的层裂强度随着加载应变率和平台应力的增加而增加,其值为0.93~2.23 GPa;回收试样的几何必要位错密度随着加载速度的提高显著增加。所得参数在模拟铸态TiZrNbV高熵合金层裂行为方面表现良好,模拟结果中自由面速度曲线在第一次拉伸阶段前均较为吻合,可以满足对试样层裂破坏的动态分析,能为铸态TiZrNbV高熵合金的工程应用提供参考。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
    • 赵杨, 金波, 彭汝芳

      优先出版日期:2023-11-10  DOI: 10.11943/CJEM2023177

      摘要:为了充分利用碳纳米材料的性能优势,本文总结了碳纳米材料对含能材料降感的研究进展。分析了典型碳纳米材料,如石墨、碳纳米管、石墨烯及其衍生物和富勒烯及其衍生物对降低含能材料撞击感度、冲击波感度和摩擦感度的作用,并探讨了不同碳纳米材料的降感机制。最后对碳纳米材料在该领域的发展前景进行了展望,认为优化碳纳米材料与含能材料的复合材料制备工艺、深入理解碳纳米材料性质并进行功能化修饰、调控碳纳米材料与含能材料的界面相互作用以及进一步探究碳纳米材料的降感机制将是今后研究的重点工作。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
    全选
    显示模式: |

    2024年第32卷第2期       固体推进剂的多尺度力学行为

      >专题导言
    • >含能快递
    • 王哲君

      2024,32(2):117-117, DOI:

      摘要:

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
    • >观点
    • 强洪夫, 王哲君

      2024,32(2):3-8, DOI: 10.11943/CJEM2023272

      摘要:

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
      • 33
      • 34
      • 35
      • 36
      • 37
      • 38
      • 39
      • 40
      • 41
      • 42
      • 43
      • 44
      • 45
      • 46
      • 47
      • 48
      • 49
      • 50
      • 51
      • 52
      • 53
      • 54
    • >推进与发射
    • 李永强, 李高春, 林明亮

      2024,32(2):124-132, DOI: 10.11943/CJEM2023225

      摘要:作为由填料和基体混合而成的复合材料,端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂的损伤主要涉及颗粒的破碎、基体的断裂以及粘结界面层的脱粘,为进一步探究其在外载作用下结构损伤和力学性能的演变,通过微CT、高速CCD相机,以及全原子分子动力学模拟,实现原位加载下推进剂多尺度损伤分析。结果表明,推进剂典型损伤过程起始于粘结界面层破坏,扩展于脱粘孔隙的增长,演化于孔隙的合并,加速于局部大变形的汇集,终止于基体的断裂;界面结合能和应力集中程度使得大粒径高氯酸铵(AP)颗粒最先脱粘,且孔隙率与应变呈现类指数函数关系;微观界面层牵引-分离曲线符合指数型内聚力模型,微观空隙的萌生与扩展破坏了其内聚性,而分子间距则影响了应力的演变。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
      • 33
      • 34
      • 35
      • 36
      • 37
      • 38
      • 39
      • 40
      • 41
      • 42
      • 43
      • 44
      • 45
      • 46
      • 47
      • 48
      • 49
      • 50
      • 51
      • 52
    • 乌布力艾散·麦麦提图尔荪, 周涛, 吴艳青, 侯晓, 周程哲

      2024,32(2):133-141, DOI: 10.11943/CJEM2023220

      摘要:为了深入研究固体推进剂细观损伤行为及对其宏观力学性能的影响,在223~333 K温度下对硝酸酯增塑聚醚推进剂(NEPE)推进剂开展了单轴拉伸和应力松弛试验,获得了相应的应力应变曲线及松弛模量主曲线。在有限变形下开发了考虑细观损伤的非线性粘弹性本构模型,该模型通过将微空洞演化与温度、应变率、围压及循环加载损伤等因素关联实现对推进剂力学性能的多尺度分析。通过有限元软件ABAQUS对模型进行了二次开发,并基于试验数据确定了模型参数,之后将模型应用于预测推进剂在不同加载下的力学响应。结果表明,该模型能够准确预测推进剂在宽温(223~333 K)和加载速率(1~200 mm·min-1)下的单轴拉伸响应,并且适用于循环加载、围压试验和双轴加载试验,验证了该模型在复杂应力状态下的有效性。该模型所需参数较少且易于嵌入商用软件,可为发动机推装药结构完整性的多尺度分析提供一定的理论指导。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
      • 33
      • 34
      • 35
      • 36
      • 37
      • 38
      • 39
      • 40
      • 41
      • 42
      • 43
      • 44
      • 45
      • 46
      • 47
      • 48
      • 49
      • 50
      • 51
      • 52
      • 53
      • 54
    • 王贵军, 周涛, 吴艳青, 侯晓, 黄风雷

      2024,32(2):142-151, DOI: 10.11943/CJEM2023218

      摘要:为了准确预测推进剂装药在低温点火过程中是否发生开裂,提出了一种全局-局部单向收缩耦合的跨尺度分析方法。针对高能硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂,开展低温中应变率单轴拉伸试验,获取了推进剂的典型失效模式。结果表明,基于发展的推进剂非线性粘弹性本构模型,实现了固体发动机药柱低温点火的宏观结构分析,获取了推进剂药柱结构危险点的位置;同时建立了考虑颗粒与基体界面脱湿和颗粒断裂的细观颗粒填充模型,进一步将宏观结构分析结果作用于相应的细观代表性体积单元(RVE)上。最后,建立推进剂细观失效准则,表明在低温点火条件下药柱结构完整性满足要求。收缩跨尺度分析方法可作为预测药柱在低温点火过程中开裂行为的有效手段。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
      • 33
      • 34
      • 35
      • 36
      • 37
      • 38
      • 39
      • 40
      • 41
      • 42
      • 43
      • 44
      • 45
      • 46
      • 47
      • 48
      • 49
      • 50
      • 51
      • 52
      • 53
      • 54
    • 裴书帝, 强洪夫, 王学仁, 王哲君

      2024,32(2):152-161, DOI: 10.11943/CJEM2023231

      摘要:为了研究加载角度对三组元端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂粘接界面细观失效机理的影响,使用微CT对单轴拉伸过程中的粘接界面进行原位扫描与重构,表征其损伤演化过程,然后将细观结构参数与损伤变量引入内聚力模型,得到不同加载角度下粘接界面的细观损伤演化过程。结果表明,粘接界面高氯酸铵(AP)颗粒的初始脱湿主要从靠近界面的弱界面层开始,方向沿界面的剪切分力方向。界面破坏形式与剪切角度有关,合力与界面的角度越小,裂纹越容易扩展至推进剂/衬层界面,反之裂纹扩展更容易发生在AP颗粒间。通过与CT试验结果对比,从失效模式与载荷位移关系验证了计算结果的准确性,揭示了不同加载角度下推进剂粘接界面结构的损伤演化规律。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
      • 33
      • 34
      • 35
      • 36
      • 37
      • 38
      • 39
      • 40
      • 41
      • 42
      • 43
      • 44
      • 45
      • 46
      • 47
      • 48
      • 49
      • 50
      • 51
      • 52
      • 53
      • 54
      • 55
      • 56
      • 57
      • 58
      • 59
      • 60
      • 61
      • 62
      • 63
      • 64
      • 65
      • 66
      • 67
      • 68
      • 69
      • 70
      • 71
      • 72
      • 73
      • 74
      • 75
      • 76
      • 77
      • 78
      • 79
      • 80
      • 81
      • 82
      • 83
      • 84
      • 85
      • 86
      • 87
      • 88
      • 89
      • 90
      • 91
      • 92
      • 93
      • 94
      • 95
      • 96
      • 97
      • 98
      • 99
      • 100
      • 101
      • 102
      • 103
      • 104
      • 105
      • 106
      • 107
      • 108
      • 109
      • 110
    • 曾毅, 黄薇, 陈家兴, 许进升, 陈雄, 武锐

      2024,32(2):162-174, DOI: 10.11943/CJEM2023248

      摘要:为了深入探究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂在热力耦合作用下的细观损伤机理,采用了试验表征和理论分析相结合的方法。具体而言,对在不同环境温度(50,70 ℃和90 ℃)及不同加载次数下的HTPB推进剂进行了细观层面分析。在50 ℃下,分别进行了约3000次和10800次加载;在70 ℃下,分别进行了约1800,3600次和7030次加载;而在90 ℃下,则进行了约1800次加载。研究发现:在热力耦合加速老化作用下,HTPB推进剂的细观损伤比单一因素老化更为显著。其细观损伤机理主要涉及两方面:一是由于基体热降解,基体自身的承载性能及其与颗粒间的粘接强度均有所下降,进而导致颗粒“脱湿”;二是颗粒的“脱湿”现象反过来进一步加剧了基体的热降解。这种相互作用使得细观损伤更加严重。研究还发现,随着老化温度的增加,细观损伤的程度会加剧,但温度过高将改变老化过程的细观损伤机理。此外,研究指出,在其他条件不变的前提下,合理选择终止加载次数对于判断HTPB推进剂是否发生显著细观损伤至关重要。本研究中,当50 ℃和70 ℃下的加载次数比()分别超过0.281和0.330时,HTPB推进剂会产生显著的细观损伤。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
      • 33
      • 34
      • 35
      • 36
      • 37
      • 38
      • 39
      • 40
      • 41
      • 42
      • 43
      • 44
      • 45
      • 46
      • 47
      • 48
      • 49
      • 50
      • 51
      • 52
      • 53
      • 54
      • 55
      • 56
      • 57
      • 58
      • 59
      • 60
      • 61
      • 62
      • 63
      • 64
      • 65
      • 66
      • 67
      • 68
      • 69
      • 70
      • 71
      • 72
      • 73
      • 74
      • 75
      • 76
    • 李世奇, 强洪夫, 陈铁铸, 王学仁, 王哲君, 王广

      2024,32(2):175-182, DOI: 10.11943/CJEM2023232

      摘要:为了分析硝酸酯增塑聚醚(Nitrate Ester Plasticized Polyether, NEPE)推进剂在单轴准静态拉伸载荷下细观结构演化行为,基于Micro-CT对拉伸过程中NEPE推进剂开展了原位观测试验,对NEPE推进剂中高氯酸铵(AP)颗粒和初始缺陷的尺寸、形状等细观结构特征进行了表征,获取了单轴拉伸过程中推进剂细观结构的失效过程,并采用孔隙率对NEPE推进剂细观损伤的变化规律进行了定量分析,基于NEPE推进剂细观尺度上结构的演变规律解释了宏观力学性能变化的原因。结果表明,NEPE推进剂初始缺陷尺寸小、体积占比低,平均值为0.12%。单轴准静态拉伸过程中,NEPE推进剂的细观失效过程主要包括孔洞形核、生长与汇聚3个阶段;AP颗粒的体积分数虽然低,但是由于容易脱湿通常成为细观损伤的起点;当AP发生一定程度脱湿后,奥克托今(HMX)也会出现明显的脱湿,在分析NEPE推进剂细观失效问题时应当考虑HMX脱湿行为的影响。大量细观缺陷的形核与生长是NEPE推进剂宏观力学性能进入非线性段的原因,而细观缺陷的不断汇聚使得宏观应力增加落后于应变增加的现象越来越明显。加载过程中孔隙率呈现出先缓慢增加再急剧增加最后增加趋于平缓的变化趋势,孔隙率的变化规律不仅能够定量地反映NEPE推进剂细观缺陷的演化阶段,与NEPE推进剂宏观力学性能的变化也具有一定的对应关系。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
      • 33
      • 34
      • 35
      • 36
      • 37
      • 38
      • 39
      • 40
      • 41
      • 42
      • 43
      • 44
      • 45
      • 46
      • 47
      • 48
      • 49
      • 50
      • 51
      • 52
      • 53
      • 54
      • 55
      • 56
      • 57
      • 58
      • 59
      • 60
      • 61
      • 62
      • 63
    • 王冉, 武毅, 白龙, 张益铭, 王宁飞

      2024,32(2):183-192, DOI: 10.11943/CJEM2023119

      摘要:为研究丁羟四组元端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂在宽温域宽应变率下的单轴压缩力学行为,基于万能材料试验机、高速液压伺服试验机、分离式霍普金森压杆,结合可程式恒温恒湿试验机等温控手段,开展了宽温域宽应变率下的推进剂单轴压缩力学性能实验,获取了-40,-25,-10,20,50 ℃ 5个温度下10-4~103 s-1应变率的丁羟四组元HTPB推进剂的应力应变曲线,并建立了HTPB推进剂的分段式单轴压缩率温本构关系。结果表明,HTPB推进剂的力学响应存在显著的率温相关性,在任意应变率下其力学响应都呈阶段性变化,即线弹性阶段-非线性屈服阶段-应变软化阶段或应变硬化阶段;且在高应变率下,非线性屈服行为后的应变软化现象明显弱于低、中应变率。此外,高应变率时,随着温度的降低,应力应变曲线的变化速率逐渐减缓;而低、中应变率却恰恰相反,随着温度的降低,应力应变曲线的变化速率逐渐加快。HTPB推进剂的力学强度随着温度的降低显著增大,温度从50 ℃降低至-40 ℃时,HTPB推进剂试件在宽应变率作用下的最大应力从2.2~8.8 MPa增长至约11~22 MPa。同时基于实验数据构建了分段式率温本构关系,发现其在温度较高时拟合效果更好,能够较好地预测HTPB推进剂的力学行为。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
      • 33
      • 34
      • 35
      • 36
      • 37
      • 38
      • 39
      • 40
      • 41
      • 42
      • 43
      • 44
      • 45
      • 46
      • 47
      • 48
      • 49
      • 50
      • 51
      • 52
      • 53
      • 54
      • 55
      • 56
      • 57
      • 58
      • 59
      • 60
      • 61
      • 62
      • 63
      • 64
    • 周东谟, 谢旭源, 王瑞民, 刘向阳, 惠步青

      2024,32(2):193-203, DOI: 10.11943/CJEM2023224

      摘要:为研究硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂药柱固化与降温过程中残余应力/应变的形成机制,基于ABAQUS有限元软件对推进剂在固化与降温过程中的温度场、固化度场和应力/应变场进行数值分析。结果表明,NEPE推进剂药柱在50 ℃高温固化过程中,药柱内部存在温度梯度与固化速率梯度,药柱截面中心位置温度与固化速率较高,但在固化完成时内部固化度趋于一致,药柱内部的温差不会影响药柱最终的残余应力和残余应变;NEPE推进剂药柱在固化与降温2个阶段中,总残余应力/应变基本符合应力/应变叠加原理,药柱的残余应力/应变主要由固化收缩应力/应变与降温过程产生热应力/应变构成,总残余应力在这两阶段占比分别约为20%与80%,总残余应变占比分别约为30%与70%;本方法获得的残余应力/应变与传统采用温度折算方法计算结果分布趋势基本一致,但计算结果整体偏小。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
      • 33
      • 34
      • 35
      • 36
      • 37
      • 38
      • 39
      • 40
      • 41
      • 42
      • 43
      • 44
      • 45
      • 46
      • 47
      • 48
      • 49
      • 50
      • 51
      • 52
      • 53
      • 54
      • 55
      • 56
      • 57
      • 58
      • 59
      • 60
      • 61
      • 62
      • 63
      • 64
      • 65
      • 66
      • 67
      • 68
      • 69
      • 70
      • 71
      • 72
      • 73
      • 74
      • 75
    • 王耀霄, 王小英, 陈晨, 谭茱匀, 周星

      2024,32(2):204-210, DOI: 10.11943/CJEM2023178

      摘要:为了建立硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂中高增塑的聚乙二醇(PEG)基聚氨酯的微观结构与宏观力学性能的相关性,以缩二脲三异氰酸酯(N-100)为多官能度固化剂,与硝酸酯增塑的PEG混胶固化,制备了固化参数1.2~1.7的高增塑PEG弹性体。采用单轴拉伸、X射线衍射、低场核磁共振、平衡溶胀测试方法,对PEG弹性体交联网络微观结构特征进行研究,并基于低场核磁结果,分析了不同网链结构对高增塑PEG弹性体力学性能的影响。结果表明:由于高增塑的特性,PEG弹性体为非晶态,悬尾链与自由链总比例大于85%,交联网络结构完整度低,弹性体呈高伸长率、低抗拉强度和低初始模量的特点。弹性体抗拉强度和初始模量均与交联链网链密度呈正相关;随着物理暂时缠结网链密度的升高,最大伸长率先升高后降低。固化参数为1.6的CU-5弹性体交联网络最完整,抗拉强度为0.80 MPa,最大伸长率为1456%,力学性能最优。2种方法测得的网链密度满足低场核磁法交联链密度(νL,A)<溶胀法网链密度(νs)<低场核磁法交联链与悬尾链总网链密度(νL,A+B)的大小关系。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
    • >综述
    • 段磊光, 王学仁, 强洪夫, 王哲君

      2024,32(2):211-229, DOI: 10.11943/CJEM2023252

      摘要:固体火箭发动机的健康状况在很大程度上取决于装药的实时状态,因此对装药状态进行监测是确保固体发动机结构完整性和使用可靠性的重要基础。本文从环境状态监测、化学状态监测、力学状态监测以及监测数据综合应用4个方面综述了相关的研究进展,指出了装药状态监测的必要性,多方面总结了装药状态监测取得的研究成果与存在的不足,并针对监测技术手段及监测数据应用等方面提出了发展构想。分析认为,监测技术应聚焦在嵌入式传感器相容性技术、新理念传感技术以及长寿命技术等方面,监测数据应用方面应大力建设数据库、诊断和预测健康管理系统,以期借助有限元模型更新方法推动固体火箭发动机全寿命数字孪生技术的发展。

      • 1
      • 2
      • 3
      • 4
      • 5
      • 6
      • 7
      • 8
      • 9
      • 10
      • 11
      • 12
      • 13
      • 14
      • 15
      • 16
      • 17
      • 18
      • 19
      • 20
      • 21
      • 22
      • 23
      • 24
      • 25
      • 26
      • 27
      • 28
      • 29
      • 30
      • 31
      • 32
      • 33
      • 34
      • 35
      • 36
      • 37
      • 38
      • 39
      • 40
      • 41
      • 42
      • 43
      • 44
      • 45
      • 46
      • 47
      • 48
      • 49
      • 50
      • 51
      • 52
      • 53
      • 54
      • 55
      • 56
      • 57
      • 58
      • 59
      • 60
      • 61
      • 62
      • 63
      • 64
      • 65
      • 66
      • 67
      • 68
      • 69
      • 70
      • 71
      • 72
      • 73
      • 74
      • 75
      • 76
最新刊期
固体推进剂的多尺度力学行为
2024年第32卷第2期
EI 收录
中文核心期刊
学服中心更多
奋进新征程更多
期刊动态更多
特色专题更多
观点更多
行业资讯更多
会议信息更多
新书介绍更多
封面文章更多
主编特推更多
含能讲坛更多

封面文章 | 嵌入包覆型AlH3含能复合颗粒的制备及其反应特性【2023No.9】

微信公众号二维码
欢迎关注 含能材料
学者微信群
  • 小编08
  • 小编07
  • 小编06
  • 小编05
扫描二维码添加编辑为好友
加入《含能材料》学者微信交流群
友情链接