高能炸药摩擦感度的数值模拟

林文洲 洪滔

林文洲, 洪滔. 高能炸药摩擦感度的数值模拟[J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(6): 745-751. doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0745-07
引用本文: 林文洲, 洪滔. 高能炸药摩擦感度的数值模拟[J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(6): 745-751. doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0745-07
Lin Wenzhou, Hong Tao. Numerical simulation of friction sensitivity of high explosives[J]. Explosion And Shock Waves, 2016, 36(6): 745-751. doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0745-07
Citation: Lin Wenzhou, Hong Tao. Numerical simulation of friction sensitivity of high explosives[J]. Explosion And Shock Waves, 2016, 36(6): 745-751. doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0745-07

高能炸药摩擦感度的数值模拟

doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0745-07
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11372051

中国工程物理研究院科学技术发展基金项目 2012A0101004

中国工程物理研究院院长基金项目 2014-1-042

详细信息
    作者简介:

    林文洲(1980—),男,博士,副研究员, a3238wen@hotmail.com

  • 中图分类号: O381

Numerical simulation of friction sensitivity of high explosives

  • 摘要: 为了研究炸药摩擦安全性,利用熔化摩擦模型对几种高能炸药的摩擦感度进行了数值模拟,结果符合实验,并根据热分解反应速率分析了感度规律。由于炸药熔点一般低于点火温度,所以基于一个考虑熔化现象的炸药摩擦模型,在炸药感度实验条件下进行了一维数值模拟,给出了炸药熔化结果和摩擦点火的时间:4种摩擦感度较弱的炸药包括DATB、NQ、TATB和TNT的点火时间的顺序即感度顺序符合实验结果,说明摩擦点火模型适应性。进一步结合炸药热分解反应速率的大小顺序,数值模拟证明,在一定摩擦强度下,点火顺序会发生交换,说明摩擦感度实验不能完全说明炸药摩擦感度强弱顺序。
  • 图  1  炸药与材料摩擦示意图

    Figure  1.  Illustration of frictionbetween explosive and material

    图  2  炸药摩擦感度实验简图

    Figure  2.  Illustration of explosivefriction sensitivity experiment

    图  3  炸药摩擦界面的温度

    Figure  3.  Explosive's temperatures on friction interfaces

    图  4  炸药中的温度分布

    Figure  4.  Explosive's temperature distribution

    图  5  高能炸药的热分解速率

    Figure  5.  Explosive's rate of thermal decomposition

    图  6  3种炸药的点火时间、点火温度和熔化区厚度

    Figure  6.  Ignition time, temperature and molten zone thickness for three explosives

    表  1  单质炸药的摩擦感度[10]

    Table  1.   Friction sensitivity of simple explosive

    炸药 η/% 炸药 η/%
    HMX 92~100 TNT 4~6
    PETN 92, 100 TATB 0~4
    RDX 76±8 DATB 0~4
    Tetryl 12 NQ 0
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    表  2  材料参数[10, 13]

    Table  2.   Material parameters

    材料 ρ/(kg·m-3) c/(J·kg-1·K-1) k/(J·m-1·s-1·K-1) km/(J·m-1·s-1·K-1) Q/(MJ·kg-1) Ea/(kJ·mol-1) Z/s-1 L/(kJ·kg-1) Tm/K
    TNT 1 654 1 062.76 0.260 3 0.266 20 1.26 144 2.51×1011 521 353.9
    DATB 1 834 1 092.05 0.259 0 0.259 70 1.26 194 1.17×1015 344 559.0
    TATB 1 930 899.58 0.543 9 0.182 34 2.51 251 3.18×1019 652 721.0
    NQ 1 690 1 125.52 0.410 0 0.626 40 2.09 87.4 2.87×107 402 518.0
    Fe 7 840 465 49.8
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    表  3  3种炸药的点火时间、点火温度和熔化区厚度

    Table  3.   Ignition time, temperature and molten zone thickness for three explosives

    炸药 p/MPa ti/s Ti/K hm/μm
    TATB 400 0.52×10-3 860 1.03
    40 0.026 770 3.48
    4 0.65 690 0
    0.4 28 640 0
    DATB 400 0.74×10-3 940 5.71
    40 0.075 790 4. 11
    4 4.4 690 203.5
    0.4 206 620 712. 1
    NQ 400 2.6 1 300 22.71
    40 0.095 800 85. 87
    4 2.7 640 242. 4
    0.4 19 540 3 517.3
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-02-10
  • 修回日期:  2015-07-24
  • 刊出日期:  2016-11-25

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