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组合式电磁粒子速度计及炸药冲击起爆过程研究

李志鹏  
【摘要】:本文的主要研究内容如下: 1.建立了用组合式电磁粒子速度计测试炸药冲击起爆过程的实验方法。组合式电磁粒子速度计由5μm厚的铜箔激光刻蚀而成,两面用聚四氟乙烯薄膜封装,包括1个冲击波跟踪器和6个粒子速度计。实验磁场由恒电流型亥姆霍茨线圈产生,由平面波透镜提供初始冲击压力。对影响测量结果的因素和实验误差的分析结果表明,整个测量系统总的响应时间为T_0≤23ns,测量相对误差δu/u≤2.4%; 2.采用组合式电磁粒子速度计技术测试了不同初始冲击压力条件下JOB-9003炸药的冲击起爆过程。粒子速度计所测波形中多数粒子速度的增长滞后于反应冲击波阵面,反映出JOB-9003炸药具有均匀炸药的冲击起爆特性。通过对“冲击波跟踪器”所测波形进行分析,确定了JOB-9003炸药(ρ_0=1.850g/cm~3)在两种冲击压力条件下转爆轰的距离和时间。在4.9GPa冲击压力条件下,JOB-9003炸药转爆轰的距离和时间分别为X_D=6.06mm和t_D=1.13μs,当冲击压力增加到5.8GPa时,冲击转爆轰的距离和时间分别减小到X_D=5.66mm和t_D=1.01μs。 3.研究了热损伤对JB-9014炸药冲击起爆特性的影响。采用在200℃高温条件下恒温两个小时的方法,对JB-9014炸药进行了热损伤模拟实验。用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)以及超声波检测等手段对热损伤程度进行了表征。结果表明,JB-9014炸药经热损伤以后声速值减小、增益值变大,体积平均增大了2.2%,密度平均减小了2.3%,在其表面和内部出现了裂纹和孔洞。用组合式电磁粒子速度计测试了JB-9014炸药热损伤前后的冲击起爆过程。实验结果表明,热损伤后JB-9014炸药的冲击感度较损伤前增高; 4.采用一维冲击波和爆轰反应流计算程序SSS(Simplified Stretch Sin),模拟计算了JOB-9003炸药冲击起爆过程中的粒子速度剖面。计算中,炸药反应速率采用“Forest Fire”模型。计算结果与实验结果相符合。


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