Page 66 - 《含能材料》优秀论文（2019年）

694 张云峰，刘国庆，李晨，施冬梅，张玉令，甄建伟

穿的前板泄漏，此时曲线开始缓慢下降，压力上升阶段
时间较短，约在 10 ms 数量级内，压力下降阶段时间较
长，约在 100 ms 数量级内。图 5 为不同冲击速度下的
Δp‑v 曲线，散点为实验数据，曲线为拟合结果，可以看
出，超压峰值 Δp 与冲击速度 v 具有明显的正相关性，
随着冲击速度的增加，Δp 呈上升趋势，且冲击速度较
低时 Δp 增长较为平缓，冲击速度较高时 Δp 增长速率
-1
也变大，即冲击速度 500~1500 m·s 内，超压峰值增
长率也与冲击速度正相关。 图 5 不同冲击速度下 Δp⁃v 曲线
Fig.5 The Δp⁃v curves under different shock velocities
3.3 材料 SICR 反应效率
根据一维冲击波理论可以推导出破片冲击速度与
压力的关系，由界面连续条件 ［24］ ：
p = p 2 （1）
1
v - u = u 2 （2）
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式中，p 为破片冲击压力，m·s ；p 为靶板冲击压力，
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2
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m·s ；u 为破片粒子速度，m·s ；u 为靶板粒子速度，
1
2
图 3 冲击速度 834 m·s 时实测压力曲线与准静态压力曲线 m·s ；v 为破片撞击速度，m·s 。由冲击波阵面的动
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Fig. 3 The actual measured pressure curve and quasi‑static
pressure curve at a shock velocity of 834 m·s -1 量守恒或冲量原理，可以推导出波直线公式 ［25］ ：
p = ρ D u 1 （3）
1
1
1
表 1 不同冲击速度下的超压峰值 p = ρ D u 2 （4）
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2
2
Table 1 Overpressure peak value under different shock 式中，D 为破片冲击波速度，m·s ；D 为靶板冲击波
-1
velocities 1 2
-1
-3
速 度 ，m·s ； ρ 为 破 片 密 度 ，kg·m ； ρ 为 靶 板 密 度 ，
2
1
shots v/m·s -1 m/g Δp/MPa -3
1# 552 3.43 0.019 kg·m 。对于大部分固体，击波速度 D 与粒子速度 u
2# 723 3.40 0.033 存在线性 Hugoniot 关系 ［25］ ：
3# 834 3.42 0.042 D = C + S u 1 （5）
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4# 1105 3.49 0.058 D = C + S u 2 （6）
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2
2
5# 1152 3.42 0.069 式 中 ，C =4021 m·s ，S =4.124，C =4570 m·s ，
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-1
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2
6# 1242 3.36 0.105 S =1.49。
7# 1406 3.41 0.124 2
由于释能反应开始到准密封箱内压力达到超压峰
8# 1485 3.47 0.151
值时间极短，因此，在分析时该段时间内气体泄漏可忽
Note： Δp is overpressure peak value.
略不计 ［6，19］ ，箱体内能增量与超压峰值的关系可以表
［6］
示为 ：
γ - 1
Δp = ΔQ （7）
V
式中，V 为箱体容积，ΔQ 为箱体中的内能增量， γ=1.4
为箱内气体的比热容比。内能增量 ΔQ 由破片的部分
动 能 E 及 释 放 化 学 能 E 共 同 组 成 ，一 般 认 为 E 约 为
c
K
K
MESM 破片的初始动能的 20% ［26］ 。
MESM 在冲击波加载下的化学释能行为与材料组
图 4 不同冲击速度下 p‑t 曲线 元元素之间的反应焓及燃烧焓密切相关，其反应式可见
Fig.4 The p‑t curves under different shock velocities 文献［22］。根据 Eakins ［18］ 的研究成果，NiAl 为可能性
Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.8, 2019（692-697） 含能材料 www.energetic-materials.org.cn