摘要:

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摘要:为实现对金属-含能材料粘接结构界面粘接质量的无损评价，提高其结构安全性，本研究以金属环-含能材料界面脱粘缺陷的无损检测为研究对象，提出了基于电磁超声共振的金属环-含能材料结构界面脱粘缺陷非接触检测方法，制作了专用小型电磁超声探头，搭建了电磁超声环形自动扫查系统，对金属环-含能材料脱粘缺陷模拟试件进行了自动扫查成像，开发了相应的信号处理方法，验证了该技术对于金属环-含能材料界面脱粘缺陷非接触检测的可行性和检测能力。

摘要:为探究微缺陷对五唑阴离子盐冲击响应、化学分解及损伤演化的影响，采用从头算分子动力学模拟方法研究了完美型Mn（N₅）₂晶体及含有3%空位浓度的Mn（N₅）₂晶体在不同速度（8，9，10，11，12 km·s^-1）c轴冲击波作用下的动力学演化和初始分解反应机理。冲击雨贡纽线的计算结果表明，含空位的Mn（N₅）₂体系比完美型体系在高压条件下表现出更大的体积压缩比。分子动力学模拟结果显示，当冲击波速v_shock<10 km·s^-1时，完美型及含有空位的体系在5000 fs内均未出现分解反应，而仅出现了不足10%的体积压缩；当v_shock=10 km·s^-1时，完美型体系于512.8 fs时刻开始在晶体内均匀地出现N—N键断裂的现象，而含空位体系的初始反应时间则提前至281.6 fs，并且N—N键的断裂集中发生在空位附近；当v_shock继续增加至11 km·s^-1和12 km·s^-1时，两种体系的初始反应时间不断提前，反应进程不断加快，但空位对体系冲击波感度的提升作用和对分解反应进程的加速作用随着冲击波速的提升而不断减弱。研究结果表明空位是热点的早期成核结构之一，空位的存在促进周围的五唑分子发生级联分解，使损伤不断演化成长和传播，进而引起含能材料的点火。

摘要:针对有限元方法描述断裂与摩擦时存在算法困难，而离散元方法难以描述炸药结构响应的问题，建立了有限元-离散元相结合的三维数值模拟方法与Fortran计算程序。通过有限元模拟炸药外金属壳体变形，离散元模拟炸药内部的裂纹扩展与摩擦升温，采用Arrhenius方程描述炸药热分解反应放热，实现了装药低速撞击非冲击点火的三维模拟。以Steven实验作为算例，开展了脆性炸药PBX-2在钝头弹与平头弹两种撞击条件下装药破坏与点火的模拟，考察了炸药非均匀性的影响，获得了装药受载应力历史、裂纹分布、温升曲线、点火时间与位置、撞击点火速度阈值等，分析了钝头弹与平头弹撞击点火的分布特性。以炸药裂纹摩擦以及自反应放热为点火机制的模拟结果与文献报道的实验结果符合较好。

摘要:为了研究含能结构材料冲击响应特性，开展了以Al/Ni为代表的含能结构材料冲击压缩细观模拟研究。结合扫描电子显微镜照片分析了三种典型Al/Ni类含能结构材料的细观结构特性，研究了材料配比、制备工艺对材料细观结构的影响规律。从细观结构照片和细观颗粒初始形态入手，分别建立了Al/Ni类含能结构材料冲击压缩细观模型，计算并比较了该类材料在冲击压缩过程中的颗粒变形、压力响应、冲击温度分布及冲击波传播特性。结果表明：Al/Ni粉末复合材料的细观颗粒主要以Ni为基体，且Al颗粒随着其含量的上升而发生团聚；而Al/Ni多层复合材料主要以Al为基体，Ni近似于平行分布其中。Al/Ni类含能结构材料细观结构存在不均匀特性，导致其在冲击压缩过程中产生局部高压和热点，而这一特性无法由基于材料初始颗粒形态建立的均匀化细观模型得到。

摘要:为探究动态挤压载荷作用下典型装药结构在壳体裂缝周围的点火响应过程，采用高聚物粘结炸药（Polymer bonded explosives， PBX）微裂纹-微孔洞力热化学耦合细观模型，对缝隙挤压载荷作用下PBX药柱与缝隙结构相互作用、炸药宏观力热化学响应、以及损伤-点火细观机理进行了研究，对比分析了压装PBX-5与浇注GOFL-5两类炸药损伤-点火响应的差异性。结果表明，200 m·s^-1挤压速度下压装PBX-5炸药表现为脆性破坏，60 μs时挤压前沿距缝隙表面3 mm，在缝隙位置处形成应力集中，与挤压位置成45°方向区域内微裂纹发生快速扩展；相同撞击条件下，浇注GOFL-5炸药在缝隙位置处发生快速流动，大量材料被挤入缝隙，60 μs时挤压前沿距缝隙表面9 mm。两种炸药在缝隙周围均形成了潜在点火位置，剪切裂纹热点为压装炸药点火主导机制；局部剪切塑性耗散机制为浇注炸药潜在的点火主导机制。

摘要:为了研究中心传火管点传火结构下点火药燃烧后产生的火焰在发射药药粒填充床中的传播特性，使用多孔介质模型模拟发射药药室颗粒填充床，并采用N-S方程模型对点火药燃烧产生的高温高速气体在发射药颗粒床中的流动传播过程进行数值仿真计算，并以温度场的等温面传播等效于火焰阵面传播，仿真数据与试验数据进行对比。结果表明，在密实装药床下，点火火焰传播过程中，以等温面等效于火焰阵面，火焰传播速度的仿真计算值为91 m·s^-1，与试验测得96 m·s^-1较为接近；仿真得到的高温火焰气体传播的温度场云图与试验拍摄的火焰传播图像具有较好的一致性；采用多孔介质模型计算所得的膛内3处测压孔的压力数据与试验测得的压力数据吻合度较高。

摘要:为掌握三氨基三硝基苯（TATB）造型粉颗粒力学性能，设计了一种适用于X射线微层析成像系统的原位微米力学加载装置，利用X射线微层析成像技术对颗粒细观结构特征进行了无损表征，采用Hertz法向接触模型对单个造型粉颗粒力-位移关系进行了研究，获得了单个TATB造型粉颗粒的杨氏模量、屈服点、接触刚度、破坏荷载等力学参数与颗粒外形、孔隙形态、孔隙分布等结构特征。结果表明，单个TATB造型粉颗粒准静态法向压缩过程表现出弹性变形、弹-塑性变形与破坏崩塌三个阶段，颗粒内部尺寸小且空间结构分散的孔隙在颗粒变形过程中基本不发生变化，颗粒内部尺寸大且平行于加载方向的片状孔隙显著降低颗粒破坏强度，颗粒内部结构的差异对其压缩力学性能影响较大。

摘要:为了研究高氯酸盐对纳米铝热剂反应性能的影响，选用高氯酸钾（KClO₄）和高氯酸铵（NH₄ClO₄）作为添加剂，采用静电喷雾法分别制备KClO₄-Al-MnO₂和NH₄ClO₄-Al-MnO₂纳米复合材料样品。利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）观察了样品的微观形貌；采用同步热分析技术（TG-DSC）研究了样品的放热过程和反应活化能，结合X射线衍射技术（XRD）分析了反应后产物的成分，使用快速电热丝实验对比研究了样品的燃烧过程和燃烧速率。结果显示，纳米Al粉和MnO₂集中分布在高氯酸盐基底上；由于MnO₂的催化作用，KClO₄和NH₄ClO₄均在铝热反应发生前出现分解放热过程，其中NH₄ClO₄的分解放热量显著高于KClO₄；KClO₄和NH₄ClO₄的引入，使体系中铝热剂的相对含量降低，导致铝热反应的峰值温度分别推迟了21 ℃和31 ℃。KClO₄-Al-MnO₂的产物主要为Mn₃O₄，而NH₄ClO₄-Al-MnO₂的产物主要为MnO，NH₄ClO₄可以提高MnO₂中O元素的利用率。高氯酸盐的引入可降低体系发生铝热反应的活化能，降低量大于35%，并能够有效提高铝热剂的反应速率；在发火实验中，直接表现为火焰的快速成长、扩散和消退，但是高氯酸盐的引入也将降低火焰的明亮程度和大小。

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