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期刊信息/Journal information
含能材料
中国工程物理研究院
含能材料

中国工程物理研究院

黄辉

双月刊

1006-9941

HNCL01@caep.ac.cn

0816-2485362

621900

四川省绵阳市919信箱310分箱

含能材料/Journal Chinese Journal of Energetic MaterialsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《含能材料》1993年创刊，双月刊,中国工程物理研究院主办，《中文核心期刊》《中国科技核心期刊》《中国科学引文数据库核心期刊》，被《EI(1996-2008)》、《美国化学文摘CA》、《俄罗期文摘杂志AJ 》《美国剑桥科学文摘CSA》等收录。本刊由中国工程院院士董海山研究员历任本刊主编、名誉主编。中国科学院院士陈能宽为本刊题写了刊名。著名科学家王淦昌、朱光亚等为本刊题了词。本刊旨在报道国内外火炸药、推进剂、烟火剂、火工药剂、武器弹药设计、实验及相关材料的研制、工艺技术、性能测试、爆炸技术及其应用、含能材料的库存可靠性、工业废水处理、环境保护等方面的最新成果，促进含能材料学科领域的科技进步。
正式出版
收录年代

    机器学习辅助的烃类分子性质预测与燃料的高通量筛选

    侯放齐晓宁刘睿宸李玲...
    1-12页
    查看更多>>摘要：通过数据收集、结构优化和量化计算,建立了碳数从1到50的2899个烃类分子"结构-多种性质"数据集,性质包含熔点(Tm)、沸点(Tb)、密度(ρ)、0 K下的内能(U0)、298.15 K下的内能(U)、298.15 K下的焓(H)、298.15 K下的吉布斯自由能(G).以表示分子结构的库伦矩阵作为模型输入,建立了决策树回归模型、交叉验证的最小绝对收缩和选择算子回归模型、交叉验证的岭回归模型、极限梯度提升回归模型4种不同的机器学习模型.通过比较不同模型预测性质的精度得出,极限梯度提升回归模型更适用于预测烃类分子的熔点、沸点、密度等通过实验测得的性质,交叉验证的岭回归模型更适用于预测烃类分子的内能、焓、吉布斯自由能等能量的通过理论计算得到的性质.同时,最优的机器学习组合模型可以准确预测相同碳数、不同种类和同分异构体烃类分子的性质.使用最优的机器学习模型计算了 34种已通过实验合成的高密度碳氢燃料的密度,计算值与实验值的平均绝对误差为0.0290 g‧cm-3.进而,预测了开源数据库GDB-13C中的319,893个烃类分子的燃料性质,并高通量筛选出了37种低凝固点、高密度的新型碳氢燃料候选分子.采用基团贡献法和DFT方法进一步计算了筛选出的碳氢分子的关键燃料性质,这些新型分子与典型燃料JP-10和QC的质量热值和比冲相当.

    机器学习烃类分子高密度碳氢燃料性质预测高通量筛选

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    不同温度条件下三组元HTPB推进剂细观脱湿行为实验及数值模拟

    邹子杰强洪夫王哲君王学仁...
    13-23页
    查看更多>>摘要：开展了宽温域单轴拉伸条件下HTPB推进剂的原位微CT细观结构表征实验,分析了在-20℃、20℃、50℃3种温度环境中推进剂的细观脱湿损伤行为,并基于HTPB推进剂的细观组分体积占比构建了三维细观代表体积单元模型,分析了模型在不同温度和不同应变率条件下的应力-应变关系和脱湿率-应变关系.结果发现,HTPB推进剂在低温环境下(-20℃)脱湿更为严重,推进剂试件断裂时填料/基体界面脱湿率达到了30%,而孔隙率仅为6%.通过数值模拟发现推进剂在低温及高应变率条件下脱湿更为严重,对推进剂力学性能带来了极大的劣化.经实验和仿真结果对比,本研究所构造的数值模型能够有效预测推进剂的脱湿损伤行为及宏观力学性能.

    HTPB推进剂细观结构力学性能脱湿损伤

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    基于拉剪试验的NEPE推进剂强度准则

    刘帆强洪夫王稼祥王哲君...
    24-31页
    查看更多>>摘要：为研究应变率和拉剪角度对NEPE推进剂拉剪强度的影响,采用拉剪夹具和蝶形试验件开展了推进剂在5个拉剪角度(0°、30°、45°、60°、90°)和5个应变率下(0.0012、0.0048、0.024、0.12、1 s-1)的拉剪试验,获得了推进剂在拉剪复合加载作用下拉剪强度随拉剪角度和应变率的变化规律;基于试验结果,利用改进的圆型方程对推进剂的拉剪强度极限进行了描述;并结合双剪统一强度理论,建立了不同应变率下推进剂拉剪强度准则,绘制了相应的推进剂统一强度理论极限面;最后利用建立的推进剂拉剪强度准则来预测了拉剪角度15°和75°下0.12 s-1和1 s-1应变率的拉剪强度,将预测结果与试验数据进行对比,验证了所建拉剪强度准则的有效性.研究表明,随着拉剪角度和应变率的增大,NEPE推进剂拉剪强度逐渐增大;通过对材料参数值进行拟合求解,建立的改进后的圆型方程和统一强度准则能够较好描述不同拉剪角度和应变率下NEPE推进剂的拉剪强度,基于所建强度准则对拉剪角度15°和75°下应变率0.12 s-1和1 s-1的拉剪强度极限的预测值与试验值的误差小于实际处理的容许误差范围15%.

    NEPE推进剂拉剪试验蝶形试件强度准则

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    GAP基固体推进剂喷管结构约束下的烤燃响应

    杨钧森金丰凯吉康语吴海波...
    32-38页
    查看更多>>摘要：固体火箭发动机的喷管结构约束对推进剂在烤燃刺激下的响应过程具有显著影响.为研究喷管喉径对GAP基固体推进剂烤燃响应过程的影响规律,设计搭建了喷管结构试验件的热载荷加载与控制系统,基于激光高速纹影成像技术,观测了发动机喷管结构约束下GAP基推进剂烤燃响应的完整过程,同时测量了烤燃过程中的试验件温度和点火响应产生的冲击波超压.结果表明:含喷管约束的GAP基固体推进剂试件的烤燃响应可分为点火前推进剂软化膨胀,点火后燃烧火焰加速、燃烧转爆轰、壳体失效、爆燃过程.点火后响应过程仅持续0.5～2毫秒.燃烧火焰加速阶段压力缓慢增长,当喷管喉径较小时,流动易发生壅塞,使压力和燃速快速增长并相互促进,导致发生燃烧转爆轰;而喷管喉径较大时,试验件内压力的快速增长无法发生或者维持,降低了燃烧转爆轰的可能性,试验件结构完整性得以保持.

    GAP固体推进剂烤燃响应高速纹影成像喷管结构约束

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    基于响应面法的梯度硝基单孔发射药制备工艺的优化

    范红蕾顾玉乐彭智华王欣雨...
    39-46页
    查看更多>>摘要：为了优化发射药脱硝工艺,基于Box-Behnken设计的响应面法(RSM)对单孔发射药的脱硝工艺进行了优化.考察了水合肼浓度、反应温度和反应时间3个主要影响因素对单孔发射药脱硝过程中脱硝率的影响,并建立了以脱硝率为响应值的二次回归模型.结果表明:各因素对脱硝率的影响程度为水合肼浓度>反应时间>反应温度,且各因素之间交互作用不显著.所建立的二次回归模型相关系数为0.9774,在影响因素水平范围内进行多组实验,脱硝率的实验值与模型预测值之间吻合度较高,平均相对偏差为1.61%,表明所提出的二次回归模型可靠性较高,可用于对发射药脱硝过程中脱硝率的预测和工艺条件的优化.通过对脱硝前后单孔发射药的结构和燃烧性能的表征,进一步证实了梯度硝基单孔发射药表层及孔边缘硝酸酯基浓度呈梯度增加,具有优异的燃烧渐增性.

    梯度硝基单孔发射药脱硝率响应面法优化

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    单基发射药的药型对分子裁剪反应过程动力学的影响

    彭智华王欣雨顾玉乐范红蕾...
    47-56页
    查看更多>>摘要：为研究药型尺寸对单基发射药分子裁剪反应过程的影响,以水合肼为脱硝试剂,对七孔、单孔和无孔单基发射药进行表层分子裁剪,制备了3种梯度硝基单基发射药.基于Avrami模型对不同药型单基发射药分子裁剪反应过程的动力学进行了研究,结果表明:Avrami模型可以用于描述3种药型单基发射药的分子裁剪反应过程;七孔单基发射药的Avrami指数,在70～75℃范围内n>1,分子裁剪反应过程受化学反应过程控制;在75～80℃范围内n＜1,分子裁剪反应过程受内扩散和化学反应共同控制.单孔和无孔单基发射药的Avrami指数n＜1,分子裁剪反应过程受内扩散和化学反应共同控制.依据Fick定律求得单孔和无孔单基发射药的扩散系数D,单孔单基发射药的扩散系数为3.8×10-13～10.2×10-13 m2·s-1,无孔单基发射药的扩散系数为3.7×10-13～5.1×10-13 m2·s-1;利用Arrhenius方程计算出 3 种单基发射药的表观活化能,七孔、单孔和无孔单基发射药的表观活化能分别为 45.84,52.88 和38.26 kJ·mol-1.研究通过对不同药型单基发射药分子裁剪反应过程动力学的研究,为梯度硝基单基发射药的可控制备提供理论指导.

    梯度硝基单基发射药不同药型分子裁剪反应动力学Avrami模型

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    钝感高能硝胺发射药内弹道性能的预测

    郭志罡李梓超李曼曼邬睿...
    57-64页
    查看更多>>摘要：为了分析钝感高能硝胺发射药内弹道性能的影响因素,基于密闭爆发器试验和14.5 mm弹道测试构建了高能硝胺发射药的内弹道模型,采用粒子群算法拟合了模型修正系数,进而基于模型理论计算分析了燃烧渐增性因子Pr及装药量ω对弹丸初速V0和最大膛压pm的影响.结果表明:基于经典内弹道理论预测高能硝胺发射药动态燃烧特性时,需考虑燃速修正系数χ和火药力利用系数η.与静态燃烧相比,动态燃烧的等效燃速相对增长可超过10%.同时,由于能量耗散的影响,理论计算中仅80%左右的火药力可有效转换为弹丸动能.发射药内弹道性能受Pr、ω、χ和η的耦合影响.作为主要机制,发射药静态燃烧性能和装药量显著影响着内弹道性能;V0和ω线性正相关,pm可表征为ω的指数函数;Pr决定了不同关联式中的系数.然而,在不同工艺条件下,χ和η的波动使内弹道性能变化,增大了拟合关联式的预测偏差.

    钝感高能硝胺发射药内弹道性能燃速修正系数火药力利用系数拟合关联式

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    HNS-Ⅳ基PBX的冲击起爆点火增长模型参数

    赵雅琦杨沙曹威郭伟...
    65-72页
    查看更多>>摘要：为了获得HNS-Ⅳ(Ⅳ型六硝基茋)基高聚物粘结炸药的冲击起爆点火增长模型参数,采用炸药平面波加载冲击波的方法,冲击波经隔板衰减后作用到被测炸药上,使用光学多普勒测速技术获得被测炸药与LiF窗口的界面粒子速度曲线.一发试验的隔板上可同时放置多发不同厚度药片,通过调整隔板厚度改变输入压力,可以获得界面粒子速度的增长过程.同时,基于反向撞击法获得了被测炸药的未反应冲击绝热线,基于直径10 mm圆筒试验获得了圆筒膨胀速度时间曲线,采用遗传算法拟合试验结果分别获得了未反应炸药和爆轰产物JWL状态方程参数.最后,采用点火增长模型对不同厚度炸药与LiF窗口的界面粒子速度曲线进行了拟合.结果表明,未反应炸药和爆轰产物状态方程参数曲线拟合相关性较高,获得的点火增长模型参数很好地模拟了冲击起爆试验结果,可以满足起爆传爆序列设计需要.

    高聚物粘结炸药(PBX)冲击起爆点火增长HNS-Ⅳ状态方程

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    平面集成TVS二极管对半导体桥火工品换能元性能的影响因素

    陶禹任王磊周彬王军...
    73-81页
    查看更多>>摘要：为探究平面集成瞬态抑制二极管(TVS)对半导体桥(SCB)火工品换能元性能的影响因素以及规律,通过电容放电发火实验,研究了平面集成TVS二极管的并联数量与击穿电压对半导体桥火工品换能元的电爆性能的影响,并通过500 pF/500 Ω/25 kV静电放电实验,研究了其对半导体桥火工品换能元的静电可靠性能的影响.结果表明,当激励能量使单个平面集成TVS二极管单位时间吸收的能量接近上限时,增加平面集成TVS二极管并联数量会延长SCB火工品换能元的爆发时间,影响SCB火工品换能元正常爆发,反之,若激励能量不足以使单个平面集成TVS二极管单位时间吸收的能量接近其上限,则SCB火工品换能元爆发性能不会随并联平面集成TVS二极管的数量变化而变化;当激励电压大于平面集成TVS二极管的击穿电压时,TVS二极管击穿电压越低,SCB火工品换能元的爆发时间越长,爆发能量越大,甚至影响SCB火工品换能元正常爆发;降低平面集成TVS二极管的击穿电压、增加并联数量都能够提高SCB火工品换能元的静电可靠性能;设计桥区尺寸为350 μm(W)×100 μm(L)×2 μm(H)的抗静电集成半导体桥芯片时可以集成两个击穿电压略低于14 V或一个击穿电压略高于7 V的TVS二极管.

    抗静电集成半导体桥芯片火工品TVS二极管电爆性能

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    面向含能材料化学领域的先进分析表征技术发展与展望

    应梓剑陈建波徐金江于谦...
    82-101页
    查看更多>>摘要：分析表征技术是含能材料化学领域科研生产不可或缺的重要工具.含能材料分析表征技术主要包括色谱、质谱、波谱、光谱、热分析、显微、散射与衍射等,通过分析表征技术的定性/定量分析可获得含能材料的化学结构、组分含量、微观形貌等信息,进而为含能材料相关合成表征、质量控制、库存维护、公共安全、环境监测等场景提供重要的分析数据,极大推动了含能材料行业的发展.近年来,分析表征技术在传统分析的基础上,展现出了明显的多学科交叉融合特征,并逐步向自动化、智能化、原位在线、多尺度贯通、高时空分辨等方向发展.为了更加清晰、全面地掌握含能材料分析表征技术现状与趋势,研究系统综述了各主要分析手段的技术内涵、功能特点以及在含能材料领域的应用现状,并讨论了未来的发展趋势,为含能材料化学领域相关分析表征研究提供支撑.

    高聚物粘结炸药(PBX)含能材料分析表征技术自动化智能化

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