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钝感高能炸药三氨基三硝基苯高温高压下热力学性质的分子动力学模拟研究

范航 聂福德 龙瑶 陈军

钝感高能炸药三氨基三硝基苯高温高压下热力学性质的分子动力学模拟研究

范航, 聂福德, 龙瑶, 陈军
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  • 热力学性质是钝感高能炸药1, 3, 5-三氨基-2, 4, 6-三硝基苯(TATB)爆轰性质和安全性评估分析的重要参数. 由于结构的复杂性, TATB炸药尚缺乏系统的实验和理论计算结果. 结合全原子力场和分子动力学的方法, 本文系统研究了不同温度和压力条件下TATB的力学性质和热力学参数, 得到了弹性模量、德拜温度等随温度、压力的变化情况, 并与实验进行了对比分析. 结果表明: 在 0-50 GPa外部压力下, TATB晶体保持力学稳定, 弹性常数和弹性模量随压力升高而增大, 各向异性程度随压力升高而减小, 泊松比和延展性则受压力的影响较小; 随温度的升高, TATB的力学稳定性逐渐下降, 有发生力学失稳的可能, 各弹性常数随温度升高而逐渐减小, 各向异性程度也随之减小; TATB 的声速和德拜温度同样随着压力升高而增大, 平均声速从0 GPa下的1833 m/s, 增加到10 GPa 下的3143 m/s, 德拜温度由0 GPa下的254 K增加到10 GPa的587 K. TATB 热膨胀系数的计算表明, 在200-500 K 温度常压情况下, 其体热膨胀系数为35.910-5 K-1, 与实验数据符合较好.
      通信作者: 陈军, jun_chen@iapcm.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11572053)、国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金(批准号: U1530262)、中国工程物理研究院科学基金(批准号: 2014 A0101004)和国防科工局国防基础科研项目(批准号: B1520132013)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-09
  • 修回日期:  2015-12-14
  • 刊出日期:  2016-03-05

钝感高能炸药三氨基三硝基苯高温高压下热力学性质的分子动力学模拟研究

  • 1. 中国工程物理研究院化工材料研究所, 绵阳 621900;
  • 2. 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
  • 通信作者: 陈军, jun_chen@iapcm.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11572053)、国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金(批准号: U1530262)、中国工程物理研究院科学基金(批准号: 2014 A0101004)和国防科工局国防基础科研项目(批准号: B1520132013)资助的课题.

摘要: 热力学性质是钝感高能炸药1, 3, 5-三氨基-2, 4, 6-三硝基苯(TATB)爆轰性质和安全性评估分析的重要参数. 由于结构的复杂性, TATB炸药尚缺乏系统的实验和理论计算结果. 结合全原子力场和分子动力学的方法, 本文系统研究了不同温度和压力条件下TATB的力学性质和热力学参数, 得到了弹性模量、德拜温度等随温度、压力的变化情况, 并与实验进行了对比分析. 结果表明: 在 0-50 GPa外部压力下, TATB晶体保持力学稳定, 弹性常数和弹性模量随压力升高而增大, 各向异性程度随压力升高而减小, 泊松比和延展性则受压力的影响较小; 随温度的升高, TATB的力学稳定性逐渐下降, 有发生力学失稳的可能, 各弹性常数随温度升高而逐渐减小, 各向异性程度也随之减小; TATB 的声速和德拜温度同样随着压力升高而增大, 平均声速从0 GPa下的1833 m/s, 增加到10 GPa 下的3143 m/s, 德拜温度由0 GPa下的254 K增加到10 GPa的587 K. TATB 热膨胀系数的计算表明, 在200-500 K 温度常压情况下, 其体热膨胀系数为35.910-5 K-1, 与实验数据符合较好.

English Abstract

参考文献 (45)

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