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《北京理工大学》 2016年
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弹塑性对HMX晶粒撞击点火影响研究

殷璐  
【摘要】:炸药在低速撞击条件下发生的点火爆炸,给装药装置带来了安全管理上的隐患。各种炸药的撞击感度,多用落锤实验来进行标定。在撞击感度测试中,一般撞击速度小于20m/s。由于实验很难观测其中发生的物理和化学行为,故本论文利用数值模拟仿真方法,基于理论分析,研究炸药颗粒热点形成的受力过程,以HMX炸药颗粒为研究对象,定量研究落锤低速撞击作用下HMX炸药中的热点形成机理。基于实际落锤仪,建立计算模型,并考虑到实际实验中的样品颗粒具有分布不规则性因素,利用ANSYS/AUTODYN程序软件进行二维撞击过程的模拟。根据颗粒受撞击获得的机械塑性功转化热能的原理,计算了颗粒中产生的温升。计算中的样品为HMX颗粒,且假设其几何形状为球形。炸药颗粒具有一般的弹塑性变形行为。考虑到颗粒的不均匀性影响,颗粒堆放形式分成规则排布和不规则排布两种。计算模型中颗粒样品有5层,每层由25个颗粒组成。而落锤撞击装置采用实际尺寸,落锤撞击速度通过设定的落高和由自由落体公式计算得出,作为落锤的初始速度。针对不同落高、样品颗粒材料的不同屈服应力值、考虑化学自反应作用及不同颗粒形状的情况分别进行计算,得到落锤撞击颗粒时的温升变化。结果发现,规则排布颗粒产生温升较小(37.2℃),不规则排布产生温升较大(142.9℃)。在不规则排布当中,颗粒的局部塑性变形功可以导致较大的温升,从而引起颗粒点火。同时考虑到HMX的屈服应力值的不确定性,取较小屈服应力值进行温升计算,而其他计算条件相同,得到的温升值并不大(83.2℃),这表明在塑性功和温升计算的中,样品颗粒材料的屈服应力值也是一个重要参数。通过对不同形状的HMX颗粒的数值计算,得知颗粒几何形状的不同对塑性功导致的温升值也有一定影响。最后,对于炸药分解反应放热因素对热点温升贡献也进行了考虑。由于撞击过程中由机械能转化的温升不是很大,在初期点火中引起的化学反应速率较慢,化学自反应放热所导致的温升并不明显,但是当持续一段时间后,化学反应所积累的热量足以引起HMX颗粒点火。
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ560.1

【参考文献】
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