含能材料感度性能分子动力学研究

发布时间：2021-09-01 13:01

　　凝聚态含能材料在极限条件下（如点火与起爆、爆轰形成与传播）的物理化学行为具有丰富的科学内涵,跨越多个时间和空间尺度。起爆到爆轰转瞬即逝,如何定量描述其化学反应和复杂的状态变化是当前含能材料领域研究的热点和难点之一。无论采用实验手段,或是应用冲击动力学和爆轰学的经典理论时,关于化学反应动力学、微观物理化学状态以及热-力-化学耦合机制等信息尚显不足。通过开展分子动力学模拟,有助于深入了解含能材料起爆机理和爆轰过程中的复杂变化,对含能材料的设计、制造、生产以及应用起到了理论支撑与推动作用,有力地推动宏观和微观研究的结合发展,丰富爆轰学的内容,基于以第一性原理为基础的反应分子动力学方法,本文开展了共晶在热和机械载荷下的物理化学变化机理研究,建立跨尺度模型探究含能材料在爆轰过程中反应区内部和CJ条件下的宏观状态变化和微观演变机理,并应用该方法预测硅元素对含能材料爆轰性能的影响。本文主要研究成果有:运用ReaxFF-RD方法,研究了具有低感度高爆轰性能的TNT/CL-20共晶含能材料的热解机理。结合恒温热浴（NVT）和热膨胀（NVE）模拟方法,比较分析了TNT/CL-20共晶与TNT、CL-20纯... 

【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

TNT和其共晶的静电势表面

图 1.2 柱状 TNT/CL-20 共晶（比例尺为 500 μm） 共晶材料的合成对新型含能材料共晶的选材与设计前已有实验对三种材料的物理性质有一定的研究[11]，方面，如在热和机械载荷作用下所表现出的敏感度以纯晶晶体的差异仍缺乏理论研究。载荷作用下，采用试验方法和量子力学模拟对 CL-2已经有了诸多报导。例如，Nedelko 等[12]根据固态 C应机理；Bohn 等[13]根据 CL-20 热分解过程中自催化着熔解过程；Olexandr 等[14]采用分子动力学从头算法燃的反应途径；Cohen 等[15]采用 DFT 方法对单个 T了三种可能的分解途径；Brill 和 James[16]检测了在不解机理。值得注意的是，张等[17]采用反应力场分子动态芳香类与 TNT 相似的 TATB 晶体和硝铵类 CL-2

.3 不同密度的 TATB 和 HMX 系统在 3000 K 的恒温加热 30 ps 时的们可以推测，在热载荷作用下，TNT 与 CL-20 分子的分解的差异，同时 TNT/CL-20 共晶晶体内部相邻的 TNT 和 C会相互影响，改变初始反应路径，形成复杂的中间产物；整齐排列形成相互隔离的“三明治”层结构也会对分子个能量释放规律和反应机理产生影响，与简单的物理混合有究 TNT/CL-20 共晶晶体在机械载荷作用下的分解反应应充性质。实验研究表明，许多含能材料晶体的冲击感度具有能材料存在不同的滑移体系。Dick 和 Yoo 等[18-21]采用轻气实验发现 PETN 当受到垂直于（110）和（001）晶面的冲Pa 便会引发爆轰；但受到垂直于（100）晶面冲击时，冲击爆轰。Dick 和 Menikoff 等[22, 23]对 HMX 单晶的冲击实验减与晶面有关，显示出与冲击晶面有关的各向异性冲击感

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于KHT程序的RDX基含铝炸药JWL状态方程参数预测研究[J]. 项大林,荣吉利,李健,冯晓军,王浩.  北京理工大学学报. 2013(03)
[2]分子动力学模拟的主要技术[J]. 文玉华,朱如曾,周富信,王崇愚.  力学进展. 2003(01)



本文编号：3377027