时尚前沿
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李鸿宾;金朋刚;严家佳;杨斐;周文静
【摘 要】为了解老化过程对传爆药爆炸和安全性能的影响,将JH-14药柱放置于71℃、空气环境中恒温加热0 d、4 d、19 d、38 d和76 d,用板痕试验检验了老化前后JH-14的起爆能力.通过SSGT小隔板试验测试了不同试样的冲击波感度.利用AU-TODYN模拟施主产生的冲击波在有机玻璃隔板中的衰减规律.试验和计算结果表明:老化前后试样的起爆能力没有显著变化,不同老化时间试样的临界起爆隔板厚度分别为6.9 mm、7.0 mm、7.5 mm、8.1 mm和7.8 mm,隔板中对应的冲击波超压分别为2.91 GPa、2.85 GPa、2.60 GPa、2.40 GPa和2.50 GPa,试样的直径和高度都随老化时间的增加而增加,说明冲击波感度的变化主要是药柱密度的微小改变造成的.%In order to know the influence of aging on performances of explosion and safty for boosters , JH-14 boosters were placed in the atmosphere of 71 ℃(air condition) for 0 d,4 d,19 d,38 d and 76 d, the plate mark test was used to check the explosion ability of samples .SSGT test was used to test the shock sensitivity of samples . In order to obtain accurate overpressure values , AUTODYN program was used to simulate SSGT test , test and simu-lation result show , the initiating ability of JH-14 has no significant changes , the critical thicknesses of plate of the five samples were 6.9 mm,7.0 mm,7.5 mm,8.1 mm and 7.8 mm respectively , corresponding overpressures were 2.91 GPa,2.85 GPa,2.60 GPa,2.40 GPa and 2.50 GPa respectively, the height and diameter of samples increase with aging time , this suggests that the shock sensitivity change of samples owe to the tiny change of explosive densi -ty.
【期刊名称】《科学技术与工程》
单元音【年(卷),期】2017(017)032
【总页数】5页(P251-255)
【关键词】爆炸力学;JH-14传爆药;加速老化;SSGT试验
【作 者】李鸿宾;金朋刚;严家佳;杨斐;周文静
【作者单位】西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近
代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065
【正文语种】中 文
【中图分类】TJ55
高聚物黏结(PBX)是由、高聚物黏结剂及其他添加剂组成的混合，长期存储条件下高聚物黏结剂和部分添加剂可能会出现老化现象，进而对混合的性能产生一定的影响，为了评估长储过程中的爆炸和安全性能变化规律和变化机理，科研人员开展了大量的研究工作，任晓宁等[1]利用71 ℃加速老化试验研究了改性B装药的老化行为，结果表明加速老化后B的密度降低，并且出现了不可逆长大；黄亚峰等[2]、王玉玲等[3]分别从的爆轰性能和物理性能两个方面研究了HMX基PBX的热老化性能；颜熹琳等[4]研究了HMX基高聚物黏结在温度、湿度载荷加速老化条件下的性能变化，结果表明老化初期的模量和破坏强度降低较大，而韦兴文等[5]研究表明热老化对TATB基高聚物黏结力学性能的影响较小，说明不同体系的高聚物黏结可能具备不同的热老化性能；高大元等[6]研究了HMX基压装PBX的热老化安全性，试验表明，老化后
出现爆炸延滞期缩短、跌落安全性降低、烤燃破坏性增大等不利的变化；为了探索不同体系的热老化机理构建高聚物黏结的老化预估模型，孙新利等[7]利用ANSYS构建了RDX、TATB、Tetryl、HMX、PETN等5种的热老化试验模型，结果显示不同种类的内部的温度场分布略有差异，提出对于PETN和RDX基应控制环境温度和试样尺寸，减小试验过程中试样内部的温差。
传爆药起爆阈值低于主，因此它是武器系统中相对敏感的部件，同时传爆药处于整个武器系统传爆序列的前端，起到了承上启下的作用，因此其爆轰可靠性至关重要，JH-14是一种应用广泛的压装传爆药，由质量分数96.5%RDX、3% F2641和0.5%石墨构成的。文献调研发现，目前针对RDX基传爆药热老化性能的系统研究相对较少，现利用71 ℃热老化试验对直径5 mm的JH-14药柱进行5种时间尺度的热老化，利用板痕试验检验老化前后试样的爆轰能力变化，利用SSGT隔板试验测定不同试样的冲击波感度，考虑到SSGT试验用的尺寸较小，临界起爆压力测量失败率较高，因此利用AUTODYN够建了同尺寸模型，计算了对应位置处隔板内部的冲击波超压，为后续的研究提供了定量的数据。
1.1 试验器材
施主药柱为A-IX-I，含96.5%RDX，密度1.65 g·cm-3，压制成型。试样是由质量分数96.5%RDX、3% F2641和0.5%石墨混合制成造型粉，然后压制成直径为5.0 mm，高度5.4 mm的小药柱，该药柱尺寸和GJB规定的小隔板试验用的尺寸一致。装药参数详见表1。
RDX的熔点为205 ℃，而F2641是一种耐热氟橡胶，使用温度超过300 ℃，石墨的熔点超过3000 ℃，将热损伤条件设定为71 ℃、空气条件下恒温加热，该温度接近最炎热地区可能出现的最高温度，通过调整加热时间，可以对试样产生不同程度的热损伤，同时能够确保组分不发生显著的化学反应。将525个药柱随机分为5等份，每份105个，分别加热0 d、4 d、19 d、38 d和76 d，每份试样中又分别随机选取7个药柱，单独存放，作为测量尺寸、重量变化的样本。称量加热前后7个药柱的总质量，计算质量差值。分别测量每组试样单个药柱直径和高度，取平均值作为实验前后该组试样的直径和高度，然后分别计算每组试样的直径和高度变化率。
所用仪器有：恒温烘箱；深度规，精度0.01 mm；游标卡尺。
1.2 SSGT和板痕试验方法
参考GJB2178—94传爆药安全性试验方法[8]。同时，为了减少试验量，试验遵循如下原则：首先根据经验选取初始隔板值进行试验，若“爆炸”则增加隔板值，否者减小隔板值，取连续出现3次“爆炸”的最大隔板值和连续3次出现“不爆”的最小隔板值的算术平均作为最终试样的50%爆炸临界隔板值。若鉴定块凹痕深度超过零隔板时凹痕深度(1.91 mm)的一半则判定为“爆炸”，结果记为“1”，否者为“不爆”，结果记为“0”。试验方法详见参考文献[9]，试样的50%爆炸临界隔板厚度为(7.0+6.8)/2。试验装置如图1所示，从上到下，依次为座、109专用、套筒、主发药柱(A-IX-I，含96.5%RDX，密度1.65 g·cm-3)、PMMA隔板、套筒、JH-14试样、见证板(20号软钢)，引爆主发药柱爆轰，爆轰波遇到PMMA隔板在隔板中形成冲击波，冲击波经过衰减后作用于试样，试样的反应剧烈程度通过见证板的凹痕深度进行评判。试验所用的PMMA隔板最小厚度差为0.1 mm，每次试验使用的隔板都是整块的。
板痕试验为上述试验的零隔板试验，将施主装药直接放在20#软钢上，起爆后利用深度规测量凹痕深度，通过对比深度的变化判断试样的起爆能力变化。发展心理>刘秀发明了共享
2.1 尺寸和重量变化
质量测量结果显示，加热前每组样品的质量都大约为1 190 mg，加热后样品的质量变化率低于0.01%，可以认为加热前后，试样质量没有变化。直径和高度测量结果见图2，可见随着加热时间的增加，试样的尺寸变化都很小，可以认为没有发生显著变化。因此，可以推断本试验条件下，试样主要产生界面脱黏、微裂纹等微观结构的变化。
2.2 起爆能力变化
每个试样重复3发，凹痕深度取3发实测值的算术平均。加热0 d、4 d、19 d、38 d和76 d的试样板痕试验结果分别为1.752 mm、1.740 mm、1.731 mm、1.749 mm和1.753 mm。图3为不同样品的板痕试验结果对比，说明本实验条件下老化时间对样品的起爆能力无明显影响。图4为0 d和76 d试样板痕试验后，20#软钢鉴定块形成的凹痕对比。
三乙醇胺乳膏2.3 冲击波感度变化
试验结果见图5，由于试验件加工存在一定的误差，所标出的隔板厚度都是每发试验前的实测值。横轴为5种样品加热时间，纵轴为隔板厚度。每个试样的冲击波感度通过一条平行于纵轴的粗竖线和一个中位点表示，如对于未损伤的试样，其临界隔板厚度介于6.8～7.0 m
m之间，取平均值，那么0 d样品的临界隔板厚度为6.9 mm，可得加热时间为0 d、4 d、19 d、38 d和76 d的试样冲击起爆临界隔板厚度分别为6.9 mm、7.0 mm、7.5 mm、8.1 mm和7.8 mm。依次类推，连接各中位点，得到用虚线表示的折线，可见，热损伤之后的样品临界起爆隔板厚度普遍增加，随着加热时间的增加，临界隔板厚度先增加后减小。临界隔板厚度越大，表示试样的临界起爆压力越小，即样品冲击波感度越高。
值得注意的是，后两组试样的冲击波感度出现了转折点，38 d样品的冲击波感度最高，76 d样品的冲击波感度次之，为了排除试验误差的影响，通过增加试验量的方法，做了重复试验，结果显示，76 d试样的冲击波感度比38 d样品的值略低。试验过程中还发现76 d试样连续三发发生“不爆炸”的最小隔板厚度和连续三发发生“爆炸”的最大隔板厚度的差值较38 d试样的值大，即每个试样对应的“竖线”的高度在不断增大，说明隔板试验结果的分散性随着加热时间在不断增加。
为了将隔板试验结果进一步定量化，利用AUTODYN流体动力学计算程序构建了SSGT隔板试验的等比例2D模型，计算过程中空气、、套筒和隔板都采用欧拉网格，网格尺寸为0.05 mm。A-IX-I的状态方程选择程序自带的PBX-9407(含94%RDX)，其密度1.6
0 g·cm-3，爆速为7 910 m/s，爆压26 GPa，和A-IX-I基本一致；套筒为45#钢材，选择STELL-1006材料，隔板为PMMA材料，选择对应的LUCITE材料参数。为提高计算效率，选择建立2D轴对称模型，模型如图6所示，为了判断计算模型的准确度，选择了施主内部不同高度处的3个点作为爆压测点，顶部TOP测点，中部MID测点和底部BOT测点，超压测点设在隔板内部距离施主底部的6.9 mm、7.0 mm、7.5 mm、7.8 mm和8.1 mm位置处。
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