尚海林,赵 锋,王文强,傅 华

（中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室,四川 绵阳 621900）

冲击波作用下热点的形成和成长是非均质炸药冲击起爆的关键。研究炸药在不同细观结构和加载条件下热点形成的机制,对于炸药的安全评估和应用具有重要意义。

热点是细观尺度的问题,在炸药的多尺度响应中处于承上（宏观）启下（微观）的地位。在各种情况下,热点形成的机制主要包括:气泡的绝热压缩、粘塑性孔洞塌缩,剪切带、晶体中位错的运动,炸药颗粒间摩擦以及流体动力学热点等[1-3]。由于实验上难以对热点进行直接测量,目前对这一问题的研究还只能依靠数值模拟和理论分析。

近年来,研究人员对炸药热点形成机制进行了一系列的数值模拟研究。R.Menikoff等[4]用2维欧拉有限元程序模拟了颗粒HMX炸药中的压实波,结果表明在500 m/s活塞推动下热点温度可达到600 K,R.Menikoff[5]还研究了炸药中气泡塌缩与热点的关系;J.E.Reaugh[6]用ALE-3D（3维弹塑性流体动力学任意拉格朗日-欧拉有限差分程序）在不同特征尺度下模拟了炸药在冲击加载和其他压力加载情况下的力学、热学和化学响应;M.R.Baer等[7-8]用3维欧拉有限体积程序CTH,以离散的HMX晶粒受碰撞为例研究了冲击条件下多孔含能材料的细观压实、变形和反应过程,数值模拟结果表明热点强烈依赖于多晶体之间的相互作用。许爱国等[9]用物质点法研究了冲击作用下固体中孔洞的塌缩,分析了孔洞塌缩的对称性和冲击强度的关系,结果表明材料中热点的分布很大程度上受塌缩历史的影响。……