發(fā)布時(shí)間：2021-09-01 13:01

　　凝聚態(tài)含能材料在極限條件下（如點(diǎn)火與起爆、爆轟形成與傳播）的物理化學(xué)行為具有豐富的科學(xué)內(nèi)涵,跨越多個(gè)時(shí)間和空間尺度。起爆到爆轟轉(zhuǎn)瞬即逝,如何定量描述其化學(xué)反應(yīng)和復(fù)雜的狀態(tài)變化是當(dāng)前含能材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。無論采用實(shí)驗(yàn)手段,或是應(yīng)用沖擊動力學(xué)和爆轟學(xué)的經(jīng)典理論時(shí),關(guān)于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、微觀物理化學(xué)狀態(tài)以及熱-力-化學(xué)耦合機(jī)制等信息尚顯不足。通過開展分子動力學(xué)模擬,有助于深入了解含能材料起爆機(jī)理和爆轟過程中的復(fù)雜變化,對含能材料的設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)以及應(yīng)用起到了理論支撐與推動作用,有力地推動宏觀和微觀研究的結(jié)合發(fā)展,豐富爆轟學(xué)的內(nèi)容,基于以第一性原理為基礎(chǔ)的反應(yīng)分子動力學(xué)方法,本文開展了共晶在熱和機(jī)械載荷下的物理化學(xué)變化機(jī)理研究,建立跨尺度模型探究含能材料在爆轟過程中反應(yīng)區(qū)內(nèi)部和CJ條件下的宏觀狀態(tài)變化和微觀演變機(jī)理,并應(yīng)用該方法預(yù)測硅元素對含能材料爆轟性能的影響。本文主要研究成果有:運(yùn)用ReaxFF-RD方法,研究了具有低感度高爆轟性能的TNT/CL-20共晶含能材料的熱解機(jī)理。結(jié)合恒溫?zé)嵩。∟VT）和熱膨脹（NVE）模擬方法,比較分析了TNT/CL-20共晶與TNT、CL-20純... 

【文章來源】：北京理工大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

TNT和其共晶的靜電勢表面

圖 1.2 柱狀 TNT/CL-20 共晶（比例尺為 500 μm） 共晶材料的合成對新型含能材料共晶的選材與設(shè)計(jì)前已有實(shí)驗(yàn)對三種材料的物理性質(zhì)有一定的研究[11]，方面，如在熱和機(jī)械載荷作用下所表現(xiàn)出的敏感度以純晶晶體的差異仍缺乏理論研究。載荷作用下，采用試驗(yàn)方法和量子力學(xué)模擬對 CL-2已經(jīng)有了諸多報(bào)導(dǎo)。例如，Nedelko 等[12]根據(jù)固態(tài) C應(yīng)機(jī)理；Bohn 等[13]根據(jù) CL-20 熱分解過程中自催化著熔解過程；Olexandr 等[14]采用分子動力學(xué)從頭算法燃的反應(yīng)途徑；Cohen 等[15]采用 DFT 方法對單個(gè) T了三種可能的分解途徑；Brill 和 James[16]檢測了在不解機(jī)理。值得注意的是，張等[17]采用反應(yīng)力場分子動態(tài)芳香類與 TNT 相似的 TATB 晶體和硝銨類 CL-2

.3 不同密度的 TATB 和 HMX 系統(tǒng)在 3000 K 的恒溫加熱 30 ps 時(shí)的們可以推測，在熱載荷作用下，TNT 與 CL-20 分子的分解的差異，同時(shí) TNT/CL-20 共晶晶體內(nèi)部相鄰的 TNT 和 C會相互影響，改變初始反應(yīng)路徑，形成復(fù)雜的中間產(chǎn)物；整齊排列形成相互隔離的“三明治”層結(jié)構(gòu)也會對分子個(gè)能量釋放規(guī)律和反應(yīng)機(jī)理產(chǎn)生影響，與簡單的物理混合有究 TNT/CL-20 共晶晶體在機(jī)械載荷作用下的分解反應(yīng)應(yīng)充性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)研究表明，許多含能材料晶體的沖擊感度具有能材料存在不同的滑移體系。Dick 和 Yoo 等[18-21]采用輕氣實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) PETN 當(dāng)受到垂直于（110）和（001）晶面的沖Pa 便會引發(fā)爆轟；但受到垂直于（100）晶面沖擊時(shí)，沖擊爆轟。Dick 和 Menikoff 等[22, 23]對 HMX 單晶的沖擊實(shí)驗(yàn)減與晶面有關(guān)，顯示出與沖擊晶面有關(guān)的各向異性沖擊感

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于KHT程序的RDX基含鋁炸藥JWL狀態(tài)方程參數(shù)預(yù)測研究[J]. 項(xiàng)大林,榮吉利,李健,馮曉軍,王浩.  北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(03)
[2]分子動力學(xué)模擬的主要技術(shù)[J]. 文玉華,朱如曾,周富信,王崇愚.  力學(xué)進(jìn)展. 2003(01)



本文編號：3377027