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摘要:为研究钝感炸药3，4-二硝基吡唑(DNP)与高能炸药六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)分子间相互作用，基于密度泛函理论(DFT)优化了DNP/CL-20复合物的结构，得到六种稳定构型；运用自然键轨道(NBO)、电子密度拓扑和约化密度梯度(RDG)分析了复合物中分子间相互作用类型。从CL-20引发键的键长、键解离能、键级和相关硝基电荷与复合物电子密度差等方面分析了分子间相互作用对CL-20感度的影响。结果表明，DNP/CL-20复合物中存在分子间氢键和范德华作用，包括N—H…O、C—H…O和N…O、O…O作用。硝基电荷和电子密度差分析表明这些分子间作用影响了CL-20分子的电荷分布和电子密度分布，改变CL-20引发键稳定性，导致其感度下降。CL-20引发键键长、键级、键解离能和键临界点电子密度的变化量之间具有良好的线性关系。六种构型的相互作用能大小排序为:构型Ⅳ < 构型Ⅵ < 构型Ⅲ < 构型Ⅴ < 构型Ⅱ < 构型Ⅰ。

摘要:为了准确预测5, 5′-联四唑-1, 1′-二氧二羟铵(HATO)在不同生长条件下的晶形, 对PCFF力场参数进行了系统地验证与修正。采用分子模拟方法, 计算了HATO晶面的附着能, 获得了HATO在真空、7种溶剂(水、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、三氯甲烷)和3种添加剂(十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、糊精)中的晶形。结果表明: HATO在真空中的晶形为长片状, 由(0 2 0), (1 1 -1), (0 1 1), (1 1 0)和(1 0 0)五个晶面构成。其中, (0 2 0)晶面最为重要, 占据了总表面积的53.97%。在二甲基亚砜、甲醇、乙醇极性溶剂中, (0 2 0)晶面的形态学重要性降低, HATO晶形得到改善。在3种添加剂中, HATO晶形仍呈长片状。晶形预测结构与实验吻合较好, 可为HATO的晶形控制提供理论指导。

摘要:采用色散校正密度泛函理论的RI-B2PLYP-D3和PW6B95-D3方法得到了1, 1-二氨基-2, 2-二硝基乙烯(FOX-7)的四种气相团簇，以此模拟FOX-7分子在晶体结构中的存在状态。绘制了团簇形成过程中各分子相邻处的电子密度差图，从电子密度变化的角度解释了分子间相互作用的形成及来源，研究了凝聚相FOX-7分子间相互作用对FOX-7裂解机理的影响。结果表明，FOX-7团簇中分子间相互作用源于电子偏移形成的部分分子间共享电子，分子间相互作用形成的同时也使部分分子内的化学键被弱化，致使FOX-7的裂解通道发生改变。采用PW6B95-D3理论时，分子间相互作用使各团簇中FOX-7的C—NO₂键裂解活化能比单分子状态时普遍降低。不同团簇中分子间相互作用力角度不同，硝基异构反应的过程有所变化，与单分子FOX-7相比, 团簇Ⅱ硝基异构通道的活化能下降了210.9 kJ·mol^-1，而团簇Ⅳ硝基异构通道的活化能升高了39.4 kJ·mol^-1。

摘要:增韧石蜡应用于高聚物粘结炸药(PBX)可提高其力学性能, 设计了四种增韧石蜡与增塑剂的配方, 建立了增韧石蜡(Wax)与邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、癸二酸二辛酯(DOS)、硝化甘油(NG)和乙酰基柠檬酸三丁酯(ATBC)的共混模型, 采用分子动力学方法模拟研究了增韧石蜡与增塑剂的相容性以及共混体系中分子间相互作用的本质。结果表明, 通过溶度参数、可混合性模拟、结合能以及分子间径向分布函数四个判据可综合评价苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)增韧石蜡与增塑剂的相容性。其中溶度参数模拟值与实验值的相对误差在3%以内; 可混合性模拟可以快速预判两种物质之间的相容性; ATBC与SBS增韧石蜡的结合能最大, 为2.7 kJ·g^-1; SBS增韧石蜡与增塑剂之间相互作用的本质是范德华力和静电力, 以范德华力为主。3种增塑剂与SBS增韧石蜡的相容性优劣次序为ATBC>DOS>DBP, NG与SBS增韧石蜡不相容。

摘要:为了研究液雾索特直径(D₃₂)对爆炸参数的影响, 以庚烷为对象, 控制液雾总浓度不变(80 g·m^-3), 改变液雾粒径, 数值模拟了爆炸容器内庚烷(C₇H₁₆)液雾粒径对爆炸参数的影响。结果表明:庚烷液雾场索特直径D₃₂为0~18.1 μm时, 最大爆炸压力p_max随D₃₂增加逐渐减小, 最大值为1.01 MPa, 最小值为0.9015 MPa。最大爆炸压力上升速率随D₃₂增大整体呈下降趋势, 在0处达到最大值0.37571 MPa·ms^-1, 在18.1 μm处达到最小值0.18439 MPa·ms^-1, 但在6.81~12 μm发生反向突变, 在10.1 μm处达到极大值0.34217 MPa·ms^-1, 随后恢复下降趋势。液雾的径向火焰传播速度在径向距离15 cm附近突然增加, 在16 cm之后剧烈下降。最大火焰速度随液雾场D₃₂不同而变化, D₃₂=10.1, 12.9, 18.1, 6.81, 0 μm条件下液雾场的最大火焰速度依次降低, 最大值为5.714 m·s^-1, 其后依次为1.737, 1.36, 1.34, 1.27 m·s^-1。

摘要:为了更有效地模拟炸药的撞击响应特性, 为炸药的安全性预测提供可靠数据, 采用有限元法(FEM)及FEM与光滑粒子(FEM-SPH)耦合算法分别对炸药的跌落试验及Steven试验进行了数值模拟, 对各种算法的优缺点进行了讨论及对比分析。结果表明, FEM-SPH耦合算法能够更有效地模拟粘性炸药受撞后的力学响应问题, 且精度更高。在跌落试验的模拟中, FEM-SPH耦合算法得到的压力及过载曲线的上升速率与实测值更接近, 最大压力误差约4%, 而FEM的误差为16%；在Steven试验的模拟中, FEM-SPH耦合算法得到的压力时程曲线与试验值更吻合, 压力积分值与试验值偏差约10.7%, 而FEM的偏差为29%, 炸药受撞击后的现象也与试验较相似。FEM-SPH耦合算法能够在一定程度上表现出粘性及颗粒材料在撞击加载过程中的相对滑移及流动特性, 对于模拟粘性炸药在受撞击后产生大变形的问题有一定优势。

摘要:壁面滑移是影响发射药压伸成型质量的重要因素之一。为了提高七孔硝基胍发射药压伸成型数值仿真的精确度, 研究了发射药药料壁面滑移机理, 建立了考虑壁面滑移修正的发射药流动的数学模型。采用有限元方法对七孔硝基胍发射药压伸成型工艺进行了数值模拟。对壁面考虑滑移与未考虑滑移时发射药流道内的压力场, 速度场, 收缩段与成型段交界处速度矢量分布情况进行了对比分析。通过发射药压伸试验进行了仿真验证。结果表明, 壁面滑移降低了发射药成型压力, 提高了发射药出口速率的均匀性, 有利于发射药压伸成型。发射药实际尺寸与仿真尺寸误差均小于2.0%, 其中, 外径尺寸误差为0.59%, 外弧误差为0.36%, 内弧误差为1.80%, 孔径误差为1.67%, 中心孔径误差为1.72%, 仿真工艺符合实际加工。

摘要:为了研究由桥箔、飞片和加速膛所组成的换能组件对爆炸箔起爆器(EFI)发火性能的影响, 达到降低发火阈值的目的, 利用ANSYS/AUTODYN软件, 模拟了桥箔驱动飞片起爆六硝基茋(HNS-Ⅳ)的过程。研究了桥箔厚度对飞片速度的影响, 探究了桥区宽度、飞片材料(有机玻璃、陶瓷和聚酰亚胺)、飞片厚度和加速膛长度对EFI发火阈值的影响。结果表明, 减小桥区宽度有利于降低爆炸箔起爆器的发火阈值。在输入电压相同的条件下, 2 μm厚度的桥箔驱动飞片速度最大; 爆炸箔起爆器发火电压随着飞片厚度的增加先降低后增大, 当厚度为10 μm时发火电压最低; 相比于0.225 mm、0.250 mm和0.275 mm加速膛, 用0.125 mm加速膛时发火电压最低, 说明减小加速膛长度有利于降低爆炸箔起爆器的发火阈值; 在加速膛孔径确定的情况下, “无限型”加速膛发火电压低于“有限型”加速膛。聚酰亚胺力学性能好、发火电压低、撞击动能小, 优于其它两种材料(有机玻璃和陶瓷)。

摘要:为了研究二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)基混合炸药燃烧到爆轰转变(DDT)过程的有效调控技术, 采用同轴电离探针测量技术研究了点火药量、DDT管壁厚约束、成型方式等对DNTF基混合炸药DDT性能的影响, 从DDT管破裂状态、DDT过程不同位置处波阵面速度、诱导爆轰距离等变化对实验结果进行了分析。结果表明, DDT管壁厚约束对DNTF基混合炸药DDT的诱导爆轰距离没有明显影响, 都在375 mm左右, 但壁厚减小会使爆燃阶段持续时间增加, 达到爆轰的初始速度减小到5515 m·s^-1; 点火药量增加对DNTF基混合炸药DDT反应剧烈性没有明显影响, 但会减小初始燃烧持续时间和诱导爆轰距离; 压制成型试样DDT的初始燃烧持续时间、爆燃持续时间及诱导爆轰距离均大于熔铸成型试样, 但反应剧烈性没有差别。

摘要:为制备超细高品质奥克托今(HMX)并研究其晶型, 采用超声辅助喷雾重结晶细化法制备了超细HMX, 研究了雾化率、溶剂与非溶剂的种类、温度等对HMX的晶体形貌及晶型的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对HMX的晶体形貌、粒径和晶型进行了表征。采用差示扫描量热仪(DSC)测试了HMX的热分解性能。用撞击感度仪测试了原料HMX和超细HMX的撞击感度。结果表明, 采用超声辅助喷雾重结晶细化法制备的超细HMX受雾化率、溶剂与非溶剂的种类、温度等影响较大。超声频率为40 kHz, 搅拌转速为400 r·min^-1, 雾化率为20 mL·min^-1, 丙酮为溶剂, 无水乙醇为非溶剂, 温度为30 ℃制备出的HMX晶体形貌最佳, 晶型为β型, 与原料HMX相比, 超细HMX的热分解表观活化能升高17.94 kJ·mol^-1, 撞击感度特性落高升高29.6 cm。

摘要:为适应武器弹药安全系统微小型化、高可靠性的发展要求，设计了一种基于硅双固态梁的烟火微机电系统(PyroMEMS)安全保险机构。采用ABAQUS软件对安保机构层中固态梁的耐压强度与耐过载强度进行了模拟仿真。根据模拟仿真结果采用微机电系统(MEMS)工艺制备了PyroMEMS安保机构原理样机。为研究作动性能, 选用质量配比为1:9的硅铅丹(Si/Pb₃O₄)作为点火药，选用质量配比为1:1的苦味酸钾/高氯酸钾(C₆H₂(NO₂)₃OK/KClO₄)作为产气药。结果表明, 安保机构层中固态梁在长与宽均为300 μm时耐压强度为310.03 MPa，耐过载强度为47.31 g。设计的PyroMEMS安保机构可成功实现安保功能。

摘要:采用微机电系统制造技术实现了爆炸箔起爆器的集成制备。利用磁控溅射工艺和化学气相沉积技术制备了0.4 mm(L)×0.4 mm(W)×4.6 μm(H)的Cu桥箔、聚氯代对二甲苯(Parylene C)(25 μm)/Cu(2μm)复合飞片层; 利用紫外光刻技术实现了环氧树脂干膜(SUEX)加速膛的制备, 获得了厚度为0.395 mm, 直径为0.40, 0.56, 1.00 mm的三种加速膛, 且壁面垂直度均良好。通过光子多普勒速度(PDV)测试系统, 研究了发火电压与加速膛尺寸对复合飞片速度的影响。进行了起爆六硝基茋(HNS)炸药的爆轰试验。结果表明, 复合飞片的速度随着发火电压的增加逐渐增大; 在相同发火条件下, 复合飞片的速度随着加速膛直径的减小反而逐渐增加, 即在同一发火条件下Ф0.40 mm的加速膛下获得的复合飞片速度最大。起爆HNS炸药的试验结果显示, 发火电压随着加速膛直径的减小逐渐降低; 相对于Ф1.00 mm的加速膛, Φ0.40 mm的加速膛在0.22 μF电容放电条件下, 发火电压降低了200 V左右。

摘要:为了探索球形红细菌生物转化2, 4-二硝基甲苯(2, 4-DNT)的中间产物变化趋势及硝基还原酶性质, 研究了不同氮源组合对球形红细菌生物转化2, 4-DNT的效率及球形红细菌细胞生长的影响, 测定了2, 4-DNT及2, 4-DNT生物转化产物在不同时间的浓度变化, 用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(native-PAGE)法分析了硝基还原酶的同工酶谱, 测得了硝基还原酶的动力学参数。结果表明, 球形红细菌转化2, 4-DNT的最适组合氮源为(NH₄)₂SO₄/酵母膏; 球形红细菌能够高效还原2, 4-DNT为4-氨基-2-硝基甲苯(4A2NT)和2-氨基-4-硝基甲苯(2A4NT), 但4A2NT的含量远大于2A4NT的含量, 它们没有进一步还原为2, 4-二氨基甲苯(2, 4-DAT)。当2, 4-DNT初始浓度为20、40和60 mg·L^-1时, 对球形红细菌产生硝基还原酶活力有明显的促进作用, 当2, 4-DNT初始浓度为80 mg·L^-1时, 对该酶活力有抑制作用; 当pH值为7时, 球形红细菌产生的硝基还原酶活力最高。球形红细菌中硝基还原酶的动力学参数, 最大反应速率v_max和米氏常数K_m, 分别为0.0507 mmol/(L·min)和0.1772 mmol·L^-1。

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