浇注PBX炸药物料混合及固化工艺数值模拟与安全评估

发布时间：2024-02-25 12:32

　　物料混合和固化是浇注PBX炸药装药工艺过程中重要的步骤,物料混合的均匀性与固化成型优劣对PBX装药的产品质量与安全性能具有重要影响。在固化过程中受到不均匀热应力分布会对固化工艺安全及其装药质量产生不利影响,通过实验较难获取安全阈值规律,因此采用数值模拟方法研究物料混合和固化工艺的安全性及装药质量具有可行性且十分重要。本文先通过POLYFLOW软件,利用瞬态方法对浇注PBX药浆的混合进行研究,旨在通过模拟方法评估PBX药浆在混合搅拌过程中的均匀性和安全性;再基于有限元法选用ABAQUS软件对PBX药浆固化工艺过程及其安全性开展研究。首先,本文从实心桨与空心桨特点的五个独立参数出发,利用Pro/E软件对两个桨叶参数化建模。接着,对立式捏合机中的实心桨和空心桨以及混合釜利用网格重叠技术划分网格,通过流体软件POLYFLOW对混合流场进行瞬态模拟。模拟结果表明温度、剪切速率、压力在桨叶与桨叶之间的啮合部分以及桨叶与内壁之间部分出现最大值,即得到桨叶与桨叶之间的啮合部分以及桨叶与内壁之间部分最容易发生危险的区域。其次,研究不同参数对PBX药浆混合过程中流变参数的影响,包括桨叶的转速、桨叶温度以及...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状与发展趋势
        1.2.1 含能材料物料混合工艺研究现状及分析
        1.2.2 浇注PBX炸药固化工艺研究现状及分析
    1.3 研究内容与方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
2 立式捏合机混合釜流场数值模拟
    2.1 搅拌桨叶参数化模型的建立
        2.1.1 桨叶的结构与特点
        2.1.2 桨叶几何关系的确定
        2.1.3 桨叶的参数化建模
    2.2 流体力学模型概述
        2.2.1 非牛顿流体的概念
        2.2.2 非牛顿流体的本构方程
    2.3 浇注PBX流体模的简化假设
    2.4 浇注PBX流体模型建立及参数
    2.5 混合釜的边界条件
    2.6 混合釜的流场模拟结果及分析
    2.7 本章小结
3 浇注PBX炸药物料混合均匀性的工艺模拟研究
    3.1 概述
    3.2 不同转速对物料均匀性影响
    3.3 釜内间隙对物料均匀性影响
        3.3.1 空心桨与内壁的间隙影响分析
        3.3.2 空心桨与实心桨的间隙影响分析
        3.3.3 桨叶与釜底面的间隙影响分析
    3.4 本章小结
4 浇注PBX炸药物料混合安全性的工艺模拟研究
    4.1 概述
    4.2 转速对PBX炸药物料混合安全性的影响
        4.2.1 转速对物料温度的影响
        4.2.2 转速对物料压力的影响
        4.2.3 转速对物料剪切速率的影响
        4.2.4 转速对物料粘性耗热的影响
    4.3 浆液初始温度对PBX炸药物料混合安全性的影响
        4.3.1 浆液初始温度对物料温度的影响
        4.3.2 浆液初始温度对物料压力的影响
        4.3.3 浆液初始温度对物料剪切速率的影响
        4.3.4 浆液初始温度对物料粘性耗热的影响
    4.4 壁面温度对PBX炸药物料混合安全性的影响
        4.4.1 壁面温度对物料温度的影响
        4.4.2 壁面温度对物料压力的影响
        4.4.3 壁面温度对物料剪切速率的影响
        4.4.4 壁面温度对物料粘性耗热的影响
    4.5 本章小结
5 浇注PBX炸药固化温度监测实验与固化反应动力学研究
    5.1 概述
    5.2 浇注PBX炸药固化温度监测实验
        5.2.1 实验装置与炸药配方
        5.2.2 实验步骤与过程
        5.2.3 实验结果与分析
    5.3 非等温DSC法研究浇注PBX炸药的固化反应动力学
        5.3.1 实验原理与实验仪器
        5.3.2 实验试样与DSC测试
        5.3.3 浇注PBX炸药固化反应动力学参数计算
    5.4 浇注PBX炸药固化实验模拟与反应动力学参数校正
        5.4.1 固化实验模拟假设
        5.4.2 装置模型及其参数
        5.4.3 反应动力学参数校正
        5.4.4 模拟结果与实验对比分析
    5.5 本章小结
6 不同工况的浇注PBX炸药固化工艺模拟研究
    6.1 概述
    6.2 模具尺寸对PBX炸药固化工艺的影响
        6.2.1 不同模具尺寸的固化温度场对比分析
        6.2.2 不同模具尺寸的固化应力场对比分析
    6.3 保温时间对PBX炸药固化工艺的影响
        6.3.1 不同保温时间的固化温度场对比分
        6.3.2 不同保温时间的固化应力场对比分析
        6.3.3 不同保温时间的PBX固化度对比分析
    6.4 环境温度对PBX炸药固化工艺的影响
        6.4.1 环境温度的固化温度场对比分析
        6.4.2 环境温度的固化应力场对比分析
        6.4.3 环境温度的PBX固化度对比分析
    6.5 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
攻读学位期间的论文及科研成果
致谢



本文编号：3910315