高能单质炸药力化学耦合机理的细微观试验和模型研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11572045
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    86.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1201.爆炸力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Exploring the balance between high explosive safety and explosive output power is extremely challenging research topic in current energetic materials field. Based on mesoscopic physics mechanism, evaluation of the sensitivity of high explosives not only is required for safety use, but also help to precisely reflect the chemical reaction level during explosion stages. Initiation sensitivity of composite explosives depends strongly on the coupling process of mechanics and chemistry, which is influenced by its complicated microscopic structure. Single compound high explosive is the ideal material for fundamental mechanism study. Mechanics and chemical coupling responses are closely related to localization phenomenon at the meso and micro scales. Macro experiments were oriented to obtain the overall average energy output response, in which interaction between stress state and reaction path decomposition can not be revealed. To realize real-time observation of ignition-burning-explosion in small size single compound high explosives, this project proposed to establish dynamically loading test device equipped with optical microscope and electron microscopic analyzer. Researches on relationship between high precision image and temperature and pressure evolution can help to obtain heat generation and initiation information at the micro-meso scales. The experiments can offer critical conditions for ignition and combustion reaction level quantitatively for the given explosives. Through this project research, fundamental evidence at the microscale for investigating mechanics-chemical coupling mechanism can be obtained. This project will promot deep understanding of initiation mechanism and accurate quantitative prediction of sensitivity for energetic materials.
探索高能炸药安全性和爆炸威力之间的平衡,是当前含能材料领域极具有挑战性的研究课题。基于细观物理机制评价高能炸药的敏感性既是安全使用的需要,更可准确反映出爆炸过程中各阶段对应的反应等级。复合炸药起爆敏感性不仅受其复杂细观组成的影响,而且强烈地依赖于所填充单质炸药的力学和化学耦合过程。单质炸药是进行机理和基础试验研究的理想材料,其力化学耦合响应与细微观尺度局部化现象密切相关。宏观试验均着眼于获取整体的平均能量输出响应,无法揭示炸药受力状态与反应分解路径相互作用过程。本项目拟建动态加载和光学电子显微测试于一体的试验装置,实现小尺寸单质炸药点火-燃烧-爆炸的实时观测,研究高精确度图像与温度压力演化的关系,获得单质炸药细微观尺度上的热点生成和反应起爆信息,定量给出炸药点火临界条件及反应级别,为探究炸药力化学耦合机理提供细观尺度的试验依据,促进含能材料起爆机理深入理解及其感度的准确定量预测。

结项摘要

探索高能炸药安全性和爆炸威力之间的平衡,是当前含能材料领域极具挑战性的研究课题。项目基于多种热点机制对高能炸药建立力-化学细观模型,描述单质炸药在较宽范围的撞击加载下变形破坏及起爆响应。针对单质炸药分别从试验和细观计算两方面进行研究,通过对含能单晶HMX/RDX的纳米压痕试验,获得其各向异性力学性能参数,标定了力学本构模型参数;利用原子力显微镜(AFM)观测载荷-位移曲线出现的加载突进和卸载突退等单晶细微观破坏特征,确定了压痕周围产生径向或侧向裂纹的临界载荷;对炸药HMX和RDX单晶进行低速撞击试验,根据径向扩展速率、火焰传播速率、溅射速率对响应过程进行了定量化评价;研究了HMX和RDX单晶在未发生点火撞击条件下的破碎表征和理论分析,并且统计了碎片尺寸的分布状态,给出了不同落锤高度撞击的碎片分布规律,基于破碎分析开展了含能单晶的撞击点火机理,为发展感度预测理论模型提供了重要思路。通过设计轻气炮平板撞击试验,研究了HMX和RDX各向异性的力学响应,分析得到单晶塑性本构参数,建立了含能单晶各向异性本构,用于模拟PBX动态损伤失效过程及细观反应,对颗粒炸药动态加载的试验测试方法进行改进,解决单质颗粒炸药小尺寸样品取样的问题;完成了落锤动态加载及光学测试平台的建立,设计并加工了一套可用于单晶力学性能的动态压痕试验装置,对研究单质炸药细微观力学和化学响应机制的关联性和评价含能材料敏感性及安全性具有重要意义。该项目为探究炸药力化学耦合机理提供细观尺度的试验依据,对研究含能材料起爆机理,以及炸药感度的准确定量预测具有一定的指导意义。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(4)
糖颗粒对 HMX 和 RDX 两种单质炸药非冲击点火的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    含能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张钊;吴艳青
  • 通讯作者:
    吴艳青
Thermal-mechanical-chemical responses of polymer-bonded explosives using a mesoscopic reactive model under impact loading
使用介观反应模型在冲击载荷下聚合物粘结炸药的热机械化学响应
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2016.08.061
  • 发表时间:
    2017-01-05
  • 期刊:
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Wang XinJie;Wu YanQing;Huang FengLei
  • 通讯作者:
    Huang FengLei
PBX装药弹体侵彻混凝土薄板的数值模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    含能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张馨予;吴艳青
  • 通讯作者:
    吴艳青
Mesoscale thermal-mechanical analysis of impacted granular and polymer-bonded explosives
冲击颗粒和聚合物粘结炸药的介观热机械分析
  • DOI:
    10.1016/j.mechmat.2016.05.004
  • 发表时间:
    2016-08-01
  • 期刊:
    MECHANICS OF MATERIALS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Wang, Xinjie;Wu, Yanqing;Clifton, Rodney J.
  • 通讯作者:
    Clifton, Rodney J.
A Hot Spots Ignition Probability Model for Low-Velocity Impacted Explosive Particles Based on the Particle Size and Distribution
基于颗粒尺寸和分布的低速冲击炸药颗粒热点着火概率模型
  • DOI:
    10.1155/2017/7421842
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guo Hong-fu;Wu Yan-qing;Huang Feng-lei
  • 通讯作者:
    Huang Feng-lei

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其他文献

细观结构参量对推进剂力学性能影响的数值研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    乌布力艾散·麦麦提图尔荪;吴艳青;侯晓;王宁
  • 通讯作者:
    王宁
HIF对哺乳动物卵巢NOS的表达及NO依赖性功能的调控作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    畜牧与兽医
  • 影响因子:
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  • 作者:
    吴艳青;罗倩萍;张正红;王正朝
  • 通讯作者:
    王正朝
颗粒细胞在哺乳动物卵巢排卵过程中的调控作用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    生命科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗倩萍;吴艳青;张正红;王正朝
  • 通讯作者:
    王正朝
超塑性变形晶界效应研究综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    力学进展,2005,Vol. 35(4),525-540
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴艳青;施惠基;牛莉莎
  • 通讯作者:
    牛莉莎
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    固体力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴艳青;张克实
  • 通讯作者:
    张克实

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高装填比高能推进剂装药结构损伤的跨尺度分析
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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