一种改进的高效并行爆轰冲击波动力学算法及验证与确认

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作者 熊俊 代仪军 +1 位作者 宫翔飞 刘鲁峰 《兵工学报》 北大核心 2025年第10期136-149,共14页

在均匀二维/三维笛卡尔网格上,数值离散和求解基于爆轰冲击波动力学(Detonation Shock Dynamics,DSD)理论的level set方程,得到的炸药稳定传播爆轰波阵面到达时刻,可用于流体动力学数值模拟的程序燃烧算法。简化和改进了DSD边界条件算法... 在均匀二维/三维笛卡尔网格上,数值离散和求解基于爆轰冲击波动力学(Detonation Shock Dynamics,DSD)理论的level set方程,得到的炸药稳定传播爆轰波阵面到达时刻,可用于流体动力学数值模拟的程序燃烧算法。简化和改进了DSD边界条件算法,包括边界节点模板选取方法,及边界节点排序方法。研制了消息传递接口与共享存储多线程混合并行程序DSDLS,可高效求解大规模爆轰问题。利用一系列解析解、半解析解,以及爆轰实验,对算法及程序进行了验证与确认。数值模拟得到的爆轰波走时结果与精确解、实验数据相符。超10亿节点网格大规模并行测试表明,DSDLS程序具有良好的并行效率及可扩展性。 展开更多

关键词 爆轰冲击波动力学 均匀笛卡尔网格 混合并行 数值模拟

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研究爆速直径效应的爆轰冲击波动力学方法 被引量：4

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作者 孙承纬 赵峰 高文 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第3期193-201,共9页

利用爆轰冲击波动力学（ＤＳＤ）的广义几何光学模型，得到了圆杆药柱中拟定态二维爆轰波阵面形状的解析解。在两步反应模型假定下建立了ＤＳＤ的边界条件，用爆速亏损表示阵面上炸药未反应分数，就可得到渐近爆速与药柱直径的关系，即... 利用爆轰冲击波动力学（ＤＳＤ）的广义几何光学模型，得到了圆杆药柱中拟定态二维爆轰波阵面形状的解析解。在两步反应模型假定下建立了ＤＳＤ的边界条件，用爆速亏损表示阵面上炸药未反应分数，就可得到渐近爆速与药柱直径的关系，即得到计算爆速直径效应的模型。本文模型的实际意义是利用直径效应已有的大量实验数据，给定ＤＳＤ方法所需要的、又难以实验测定的各种常用炸药的爆速曲率常数（ｄＤｎ／ｄκ）０。 展开更多

关键词 爆轰 冲击波 动力学 直径效应

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爆炸冲击动力学数值分析物质点法

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作者 王宇新 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期3280-3280,共1页

版次：第一版出版时间：2014-04开本：小16开页数：252出版单位：中国建筑工业出版社标准书号：978-7-112-16537-7内容简介：本书是一本论述无网格MPM法理论模型、数值计算方法、程序设计以及在爆炸冲击动力学领域中工程应用的专著。全... 版次：第一版出版时间：2014-04开本：小16开页数：252出版单位：中国建筑工业出版社标准书号：978-7-112-16537-7内容简介：本书是一本论述无网格MPM法理论模型、数值计算方法、程序设计以及在爆炸冲击动力学领域中工程应用的专著。全书共分为七章,包括：绪论、MPM法基本理论、爆炸冲击动力学理论模型、MPM法在碰撞冲击问题中应用、MPM法在炸药爆轰问题中应用、MPM法在爆炸焊接问题中应用和爆炸冲击动力学MPM法软件设计,并在附录中提供了MPM法显式积分计算C＋＋程序代码。 展开更多

关键词 冲击动力学 爆炸焊接 理论模型 炸药爆轰 标准书号 出版单位 数值分析 一本 软件设计 点法

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首届全国爆炸与冲击动力学青年学者学术研讨会

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作者 无 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期768-768,共1页

爆炸与冲击动力学是一个交叉性的力学分支学科,主要研究爆炸、冲击和能量突然沉积等强动载荷下介质、材料与结构的力学响应、效应及工程技术应用。当前,爆炸与冲击动力学的发展重点和学科前沿主要有非平衡爆轰与爆轰波结构,复杂介质状... 爆炸与冲击动力学是一个交叉性的力学分支学科,主要研究爆炸、冲击和能量突然沉积等强动载荷下介质、材料与结构的力学响应、效应及工程技术应用。当前,爆炸与冲击动力学的发展重点和学科前沿主要有非平衡爆轰与爆轰波结构,复杂介质状态方程的本构理论与材料动态力学,复杂结构高速撞击与侵彻动力学,超高速碰撞新原理和新方法,多场耦合模型建立与多尺度高精度计算方法以及在武器装备、航空航天和民用安全等领域的应用研究等。 展开更多

关键词 冲击动力学 爆轰波 复杂介质 本构理论 力学响应 工程技术应用 动态力学 侵彻 学科前沿 高精度计算

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二维爆轰波DSD方法的非定态解析解

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作者 洪滔 王继海 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第4期317-325,共9页

从ＤＳＤ方法出发推导出爆轰波在药块和药柱中传播的运动方程，并对该方程进行简化，求出该方程的非定态解析解，在ｔ→∞时，可以得到定态解，得到的解与实验符合得很好。

关键词 dsd方法 爆轰波

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计算发散爆轰波传播的DSD方法 被引量：1

6

作者 张星 孙锦山 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第2期97-103,共7页

：首先对爆轰冲击动力学（ＤＳＤ）方法的理论基础进行了探讨，完整地给出了它的数学表达，并研究了它的具体计算问题，指出了它的难点在于动边界问题的处理、然后针对两种特殊的几何条件，提出了用变量替换方法变动边界为定边界的思路... ：首先对爆轰冲击动力学（ＤＳＤ）方法的理论基础进行了探讨，完整地给出了它的数学表达，并研究了它的具体计算问题，指出了它的难点在于动边界问题的处理、然后针对两种特殊的几何条件，提出了用变量替换方法变动边界为定边界的思路。最后，根据计算结果，讨论了各种参数对波形的影响，特别是钝感炸药和敏感炸药所体现出的差异。 展开更多

关键词 dsd方法 发散爆轰波 爆轰

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固体炸药起爆的经典分子动力学研究进展

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作者 谭晓莉 曾新吾 王裴 《含能材料》 EI CAS CSCD 2005年第1期61-68,共8页

现代高性能计算机上所进行的包含几百万个原子的分子动力学模拟,能够在原子尺度提供对于含能材料中爆轰过程的直观理解,本文综述应用经典分子动力学方法研究固体炸药冲击起爆问题的历史及现状。首先简要回顾分子动力学方法的发展;然后... 现代高性能计算机上所进行的包含几百万个原子的分子动力学模拟,能够在原子尺度提供对于含能材料中爆轰过程的直观理解,本文综述应用经典分子动力学方法研究固体炸药冲击起爆问题的历史及现状。首先简要回顾分子动力学方法的发展;然后重点介绍应用这一方法研究固体炸药起爆问题的三个主要方面--固体炸药的冲击起爆机理、爆轰波的性质与能量转换机制、固体炸药的势函数;最后对固体炸药冲击起爆的分子动力学研究所面临的问题及其发展趋势进行了探讨:由于过于理想化的含能材料模型以及计算能力不足这两方面的限制,在可预见的未来,固体炸药起爆的经典分子动力学研究主要保持在建立模型以及定性研究的阶段。 展开更多

关键词 炸药 冲击起爆 固体 爆轰波 含能材料 分子动力学模拟 机理 势函数 原子 能量转换

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非理想爆轰波阵面传播的Level Set方法应用研究 被引量：2

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作者 姜洋 钟敏 +2 位作者 孙承纬 李平 柏劲松 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期896-901,共6页

为了较精确地对非理想爆轰波的传播进行计算,基于爆轰冲击波动力学(DSD)理论,研究了计算二维贴体坐标系中爆轰波阵面传播问题的Level Set方法。根据Ham ilton-Jacobi方程的Godunov差分格式,提出了非正交的贴体坐标系中Level Set函数方... 为了较精确地对非理想爆轰波的传播进行计算,基于爆轰冲击波动力学(DSD)理论,研究了计算二维贴体坐标系中爆轰波阵面传播问题的Level Set方法。根据Ham ilton-Jacobi方程的Godunov差分格式,提出了非正交的贴体坐标系中Level Set函数方程的差分格式及其相应的数值方法。将Level Set方法应用于自行研制的二维流体动力学程序TDY2D得到编码TDY_DSD,对爆轰波的传播及爆轰驱动的实验模型进行了数值模拟计算,所得的计算值均与实验值符合较好。计算结果表明了TDY_DSD程序的正确性和有效性,具有较高计算精度。 展开更多

关键词 爆炸力学 爆轰驱动 爆轰冲击波动力学理论 Level-Set方法 贴体坐标系 数值模拟

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宽温域环境JB-9014炸药爆轰波波阵面曲率效应实验 被引量：1

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作者 郭刘伟 刘宇思 +2 位作者 黄宇 张旭 郑贤旭 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期1062-1068,共7页

为了研究宽温域环境对钝感炸药爆轰波波阵面曲率效应的影响,采用高速扫描照相技术及电探针测速技术获取了-55,11℃及70℃环境下JB-9014炸药三种直径(10,15,30 mm)药柱的拟定态爆轰波波形及波速。结果表明,同一温度下,小直径药柱拟定态... 为了研究宽温域环境对钝感炸药爆轰波波阵面曲率效应的影响,采用高速扫描照相技术及电探针测速技术获取了-55,11℃及70℃环境下JB-9014炸药三种直径(10,15,30 mm)药柱的拟定态爆轰波波形及波速。结果表明,同一温度下,小直径药柱拟定态爆轰波波速随直径呈上凸型曲线增长,而大直径药柱则呈上凹形曲线增长趋势;同一药柱直径下,JB-9014炸药拟定态爆轰波波速随环境温度的升高呈线性降低趋势,降低斜率与药柱直径相关。当采用多项式对JB-9014炸药爆轰波波速随药柱直径及环境温度的变化规律进行拟合时,拟合结果与实验数据吻合较好。三种直径JB-9014炸药的拟定态爆轰波波阵面形状随环境温度的升高逐渐变得平坦。当采用遗传算法对三种直径药柱的实验结果进行拟合时,获得了JB-9014炸药在宽温域环境下的曲率效应Dn(κ)关系参数。在当地曲率κ<0.16时,Dn(κ)关系曲线随温度的升高而降低,而κ>0.26的结果则相反。当采用爆轰冲击动力学(Detonation Shock Dynamics,DSD)方法对三种直径炸药的爆轰波非理想传播过程进行了计算时,计算结果与实验值吻合较好。 展开更多

关键词 钝感炸药 曲率效应 拟定态波形 拟定态波速 爆轰冲击动力学(dsd)方法

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FAE武器爆炸状态场压力场测试方法研究 被引量：10

10

作者 熊祖钊 白春华 刘长林 《火炸药学报》 CAS CSCD 2002年第1期41-44,共4页

FAE武器爆炸状态场压力场测试方法的建立将为 FAE武器的预先研究、设计定型、威力对比等提供统一技术措施和规范化数据。本文运用测试工程学原理 ,结合 FAE武器爆炸压力场测试现状 ,分析了冲击波压力现场测试方法 ,着重讨论了用于 FAE... FAE武器爆炸状态场压力场测试方法的建立将为 FAE武器的预先研究、设计定型、威力对比等提供统一技术措施和规范化数据。本文运用测试工程学原理 ,结合 FAE武器爆炸压力场测试现状 ,分析了冲击波压力现场测试方法 ,着重讨论了用于 FAE战斗部野外静爆压力场测试的自由场冲击波压力测试系统的配置、校准、安装以及信号的处理等。实验证明文中提出的自由场冲击波压力测试方法是一套科学的。 展开更多

关键词 燃料空气炸药 冲击波 测试方法 压力场 RAE武器 云雾爆轰

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钝感炸药爆轰波传播和驱动的数值模拟研究 被引量：1

11

作者 姜洋 钟敏 +2 位作者 谭多望 李平 柏劲松 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第B04期171-175,共5页

为实现对非理想爆轰波传播和爆轰驱动问题的精确计算,研究了与贴体坐标下Level Set方法相结合的爆轰冲击波动力学(DSD)计算方法;根据Hamilton-Jacobi方程的Godunov差分格式,提出了非正交的贴体坐标系中Level Set函数方程的差分格式及其... 为实现对非理想爆轰波传播和爆轰驱动问题的精确计算,研究了与贴体坐标下Level Set方法相结合的爆轰冲击波动力学(DSD)计算方法;根据Hamilton-Jacobi方程的Godunov差分格式,提出了非正交的贴体坐标系中Level Set函数方程的差分格式及其相应的数值方法;并将该DSD方法与二维流体动力学程序TDY2D耦合后得到了编码TDY DSD。分别运用DSD和TDYDSD程序对钝感炸药JB-9104爆轰波传播和驱动飞片模型进行了数值模拟计算。计算结果表明了方法和程序的正确性与有效性,能够对复杂二维构型中非理想爆轰问题进行高精度数值模拟。 展开更多

关键词 非理想爆轰 dsd方法 贴体坐标系 数值模拟

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底面起爆的圆弧钝感炸药爆轰传播规律的数值模拟研究 被引量：2

12

作者 李庆忠 赵同虎 +1 位作者 高文 孙承纬 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期169-172,共4页

用爆轰冲击波动力学的广义几何光学模型ＧＧＯ２Ｄ编码计算了底面起爆的圆弧钝感炸药的爆轰波传播过程，以及同一圆心角上不同半径的爆轰走时，计算结果与实验符合得很好。

关键词 爆轰 冲击波动力学 圆弧钝感炸药 数值模拟

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爆轰加载下LiH Hugoniot弹性极限测量影响因素分析 被引量：1

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作者 张世文 贾宏志 胡美娥 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期574-580,共7页

为获得LiH更准确的Hugoniot弹性极限,针对已开展的爆轰实验测试结果,通过理论分析和数值模拟研究了冲击波倾角不大于5°的LiH Hugoniot弹性极限与弹性前驱波幅值的关系,实验和计算结果表明:当弹性前驱波波阵面在材料后自由面附近近... 为获得LiH更准确的Hugoniot弹性极限,针对已开展的爆轰实验测试结果,通过理论分析和数值模拟研究了冲击波倾角不大于5°的LiH Hugoniot弹性极限与弹性前驱波幅值的关系,实验和计算结果表明:当弹性前驱波波阵面在材料后自由面附近近似为平面波时,仍可采用一维平面应变的计算方法估算出Hugoniot弹性极限;采用爆轰加载实验获得的弹性前驱波幅值计算Hugoniot弹性极限具有一定的合理性,但必须避免LiH自由面的弹性前驱波波阵面出现严重的散心或汇聚情况。该研究结果可为放宽一维平面应变实验的苛刻要求(即冲击波倾角不大于5°),近似获得相应的材料基本参数的实验设计提供一定依据。最后结合实验中LiH自由面附近弹性前驱波波阵面演化过程,分析了影响弹性前驱波的因素和修正方法,其相对修正量可达5%。 展开更多

关键词 冲击动力学 爆轰加载 弹性前驱波 Hugoniot弹性极限 动态屈服应力 LIH

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TNT和RHT-906炸药起爆过程的电导率研究 被引量：3

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作者 蒋治海 龙新平 +3 位作者 何碧 韩勇 蒋小华 鲁斌 《含能材料》 EI CAS CSCD 2007年第2期169-171,共3页

建立了凝聚炸药起爆过程电导率的平面测试方法,运用该方法对RHT-906炸药起爆过程的电导率,以及TNT炸药在不同冲击压力起爆过程的电导率进行了研究。分析了冲击压力对炸药起爆过程电导率的影响,结果表明,TNT的最大电导率随起爆压力的减... 建立了凝聚炸药起爆过程电导率的平面测试方法,运用该方法对RHT-906炸药起爆过程的电导率,以及TNT炸药在不同冲击压力起爆过程的电导率进行了研究。分析了冲击压力对炸药起爆过程电导率的影响,结果表明,TNT的最大电导率随起爆压力的减小而减小,TNT中加入RDX后最大电导率减小。四发实验得到TNT炸药爆炸的化学反应时间分别为0.11μs、0.12μs、0.16μs和0.15μs。 展开更多

关键词 爆炸力学 爆轰 电导率 平面测试方法 冲击起爆 化学反应时间

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柱形汇聚几何中内爆驱动金属界面不稳定性 被引量：3

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作者 王涛 汪兵 +4 位作者 林健宇 钟敏 柏劲松 李平 陶钢 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1-12,共12页

采用自研的高保真度爆轰与冲击动力学程序,对柱形汇聚几何中内爆驱动金属材料界面不稳定性的动力学行为,进行了数值模拟研究。结果表明,首次冲击后至约12μs,界面发展以RM(Richtmyer-Meshkov)不稳定性为主;12μs后至冲击波聚心反弹加载... 采用自研的高保真度爆轰与冲击动力学程序,对柱形汇聚几何中内爆驱动金属材料界面不稳定性的动力学行为,进行了数值模拟研究。结果表明,首次冲击后至约12μs,界面发展以RM(Richtmyer-Meshkov)不稳定性为主;12μs后至冲击波聚心反弹加载前,界面聚心运动处于加速减速状态,界面发展由RT (Rayleigh-Taylor)不稳定性主导;冲击波聚心反弹加载后,界面发展又由RM不稳定性主导。另外,还研究了初始条件(初始振幅、初始波长、钢壳初始厚度和几何构型)对柱形内爆驱动金属材料界面不稳定性的影响。结果显示:初始振幅较大时振幅增长也较大;初始波长较小(模数较大)时振幅增长较小,而且存在一个截止波长;钢壳厚度会抑制扰动增长,也存在一个截止厚度;几何汇聚效应会使扰动增长速度更快。 展开更多

关键词 爆轰与冲击动力学 柱形内爆 金属界面不稳定性

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质点积分守恒重映方法 被引量：1

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作者 喻虹 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期493-500,共8页

针对大变形流体动力学数值计算中经常需要应用的网格重构与物理量重映技术,提出了一种逻辑简单的质点积分守恒重映方法。将旧网格细分为众多有体积的质点,并将旧网格的物理量分配到各个质点,新网格各守恒量的积分直接由落在新网格内的... 针对大变形流体动力学数值计算中经常需要应用的网格重构与物理量重映技术,提出了一种逻辑简单的质点积分守恒重映方法。将旧网格细分为众多有体积的质点,并将旧网格的物理量分配到各个质点,新网格各守恒量的积分直接由落在新网格内的所有质点的物理量累加。建立了收敛速度极快的计算格式,采用的控制体很好地解决了速度的重映计算问题。分析了此守恒重映方法的收敛性与守恒性,研究了积分控制体对速度计算的影响。 展开更多

关键词 质点积分 守恒重映 流体动力学 网格重构 物理量重映技术 爆轰驱动 高速冲击 数值计算

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HMX/TNT炸药爆速与曲率及组分关系实验研究

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作者 张宏亮 Shakeel A R 黄风雷 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期439-443,共5页

为了确定爆轰波法向速度Dn与当地曲率κ的定量关系,用光电联合测试法研究质量配比分别为60/40、50/50及40/60时HMX/TNT炸药的Dn-κ关系。结果表明,爆轰波延滞距离z随TNT含量的增加而增大;爆轰波延滞距离z随着炸药密度ρ的增大而减小;随... 为了确定爆轰波法向速度Dn与当地曲率κ的定量关系,用光电联合测试法研究质量配比分别为60/40、50/50及40/60时HMX/TNT炸药的Dn-κ关系。结果表明,爆轰波延滞距离z随TNT含量的增加而增大;爆轰波延滞距离z随着炸药密度ρ的增大而减小;随着TNT的含量增加,Dn-κ曲线的斜率逐渐增大,且斜率增大的速率为正值。为了减少实验标定费用,引入了新变量Rt,将Dn-κ关系推广为Dn(κ,Rt)关系,并给出相应Rt-z-r关系。 展开更多

关键词 爆炸力学 非理想爆轰 配比 HMX/TNT dsd方法

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聚能装药破甲弹药型罩压垮过程的数学模型 被引量：2

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作者 陈智刚 尤政 +1 位作者 赵太勇 侯秀成 《含能材料》 EI CAS CSCD 2004年第A02期531-533,共3页

给出了描述药型罩分两阶段压垮的数学模型，该过程包含冲击波及气体动力学作用阶段。根据作用于药型罩的爆轰产物运动规律可以确定射流初始的运动学参数。实践表明这一模型对聚能装药结构的设计具有指导作用。

关键词 聚能装药 药型罩 两阶段 气体动力学 爆轰产物 冲击波 射流 破甲弹 弹药

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RDX/TNT、HMX/TNT炸药D_n(κ)关系研究 被引量：2

19

作者 张宏亮 黄风雷 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期495-500,共6页

研究了不同配比HMX/TNT炸药的Dn(κ)关系,并与不同配比RDX/TNT炸药的Dn(κ)关系进行了对比。结果表明,配比相同时HMX/TNT炸药Dn(κ)关系曲线总是在RDX/TNT炸药Dn(κ)关系曲线上方;RDX/TNT和HMX/TNT炸药的Dn(κ)关系曲线随着炸药中TNT含... 研究了不同配比HMX/TNT炸药的Dn(κ)关系,并与不同配比RDX/TNT炸药的Dn(κ)关系进行了对比。结果表明,配比相同时HMX/TNT炸药Dn(κ)关系曲线总是在RDX/TNT炸药Dn(κ)关系曲线上方;RDX/TNT和HMX/TNT炸药的Dn(κ)关系曲线随着炸药中TNT含量增加而下移。引入变量Rt分别将两种混合炸药的Dn(κ)关系推广为Dn(κ,Rt)关系,给定变量Rt就可以通过Dn(κ,Rt)关系得出相应未标定的Dn(κ)关系,Dn(κ,Rt)关系不仅可以减少实验标定次数,并且能满足DSD方法计算精度要求。 展开更多

关键词 爆炸力学 Dn(κ)关系 高速摄影 HMX/TNT 非理想爆轰 配比 dsd方法 RDX/TNT

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