未反应固体炸药的准等熵压缩动力学行为研究

近年来，材料的准等熵压缩动力学性能研究成为国际上的热点研究领域之一。本课题利用磁驱动准等熵压缩加载技术,结合先进的激光干涉诊断技术和反积分数据处理方法，研究15GPa压力内未反应炸药JO-9159及其组份准等熵压缩下的动力学行为，构建炸药JO-9159未反应状态下的本构关系和状态方程；利用有限元流体动力学计算程序和离散元数值模拟手段，研究准等熵压缩下JO-9159炸药及其组份的细观力学行为，探索准等熵压缩下炸药的热点形成机制，掌握细观条件下炸药及其组份之间的相互作用力学规律。较之冲击压缩，本文采取的实验技术和研究方法，大大拓宽了未反应固体炸药动力学行为研究的压力范围，研究结果对宽区反应流体动力学模型参数的校核和确定具有重要意义。

基于自行研制的磁驱动准等熵加载实验装置CQ-4(国家自然科学基金资助项目10927201)，建立了未反应固体炸药准等熵加载的实验技术，开展了未反应固体炸药JO-9159及其组份单晶HMX、氟橡胶F2311的准等熵加载动力学实验及其状态方程和本构关系研究,获得了18GPa压力范围内JO-9159炸药的准等熵压缩线以及基于Mie-Gruneisen形式等熵物态方程和一种考虑应变率效应的粘弹性本构关系参数，获得了单晶HMX和氟橡胶F2311的准等熵压缩线和相应等熵物态方程。基于流体动力学程序SPH的二次开发功能，开展了冲击和准等熵加载下以HMX和粘结剂为主成份的混合炸药的相互作用细观模拟计算。计算结果表明，相同压缩比下，高应变率（冲击加载）情况下单晶内较粘结剂内平均温度低但最高温度高，说明此时粘结剂内单位质量沉积的内能更高，不均匀“热点”出现在炸药晶体上。低应变率（准等熵加载）时则正好相反，单晶内平均温度高但最高温度低，不均匀“热点”出现在粘结剂区域。