【摘 要】
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复合固体推进剂是一种含能材料,其在生产、加工、储存、运输和使用过程中,往往会受到低速撞击、热、摩擦和静电等非冲击因素的影响。这些非冲击因素会引发复杂的物理化学反应,最终可能导致固体推进剂的点火燃烧引起爆炸。因此,对于复合固体推进剂在低压撞击作用下的安全性进行研究非常重要。本文针对丁羟推进剂（HTPB复合固体推进剂）进行落锤试验与相关的数值模拟工作旨在研究其点火特性。利用特性落高法进行落锤试验研究,
【基金项目】
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国家自然科学青年基金（编号:12002249）；
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复合固体推进剂是一种含能材料,其在生产、加工、储存、运输和使用过程中,往往会受到低速撞击、热、摩擦和静电等非冲击因素的影响。这些非冲击因素会引发复杂的物理化学反应,最终可能导致固体推进剂的点火燃烧引起爆炸。因此,对于复合固体推进剂在低压撞击作用下的安全性进行研究非常重要。本文针对丁羟推进剂（HTPB复合固体推进剂）进行落锤试验与相关的数值模拟工作旨在研究其点火特性。利用特性落高法进行落锤试验研究,首先需要对落锤试验设备进行标定。对于不同的落锤质量和落高下的冲击力进行测试,并记录数据以获取落锤冲击力的加载规律,以备后续数值模拟使用。然后,按照配方制备丁羟推进剂试样,并将其制成符合试验要求的样品,以进行落锤试验。试验获得了五种试样在5kg落锤的临界下落高度为31cm-41cm,试样3的50%撞击点火的特性落高H50为38cm。同时,当落锤在30cm的落高下撞击试样时,试样不会发生点火反应。采用有限元与离散元结合的数值模拟方法,对低压撞击作用下丁羟推进剂的细观点火进行模拟研究。首先在试验相关数据的基础上,建立细观计算模型并进行计算。通过分析推进剂颗粒温升云图与曲线,判断其发生点火的临界加载条件。通过比较数值模拟和试验结果,可以确认模拟的准确性。其次再根据不同配方的试验样品在不同加载条件下研究其点火特性,分析了奥克托金（HMX）颗粒与铝（Al）颗粒对点火的影响。最终得出结论:5kg落锤撞击试样发生当点火时,其最小落高范围为35cm～40cm,最小压力范围为800Mpa～1000Mpa。受到冲击的影响,推进剂的内部温度会上升,这是由于界面受到破坏,导致粘合剂和颗粒之间的微裂纹产生摩擦。细观模型中,HMX颗粒含量的改变会直接影响点火的发生。HMX含量越高,其撞击感度越低,更易发生点火。而Al颗粒含量的改变对点火结果影响较小。
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