48. 72
0. 1473 0. 1531
0. 0058
3 结论 1) 方程 (2) 是通过分析散粒体炸药压装成型物
81. 19 113. 67 162. 39
0. 1085 0. 0810 0. 4
0. 1143 0. 0856 0. 0555
0. 0058 0. 0046 - 0. 0019
理过程的两个组成部分而得出的, 适用于 JHL 22、R T 2 1、TN T、8701 和A 2IX 22 等多种单质、混合炸药。
2) 上述方程还表明压装成型过程中低压时密度 随压力变化较快、高压时密度随压力变化较慢的实际 行为。
202. 40 0. 0473 0. 0389
- 0. 0085
注: a1= 0. 2810, b1= 0. 1306, a2= 0. 2351, b2= 0. 0089
1998, 14: 24227.
引 言 散粒体炸药压装成型过程的理论和工艺问题之一就是装药密度与成型压力的关系, 即确定关系
式 Θs= f (P ) 的具体形式。 在一定的压药条件下, 散粒体炸药的密度随压力变化的关系式有 Θs= a+ blnP 1, 2和 Θ= P (a + bP ) [3], 但是这些关系式只能在特定的范围内适用, 有一定的局限性, 不能清楚、 正确地描述散粒体炸药压装成型的物理过程。
表 1 为方程式 (1) 对 8701 试验数据的拟合。 从表 1 看出, 用式 (1) 得到的计算值与试验值的偏 差很小。从方程 (1) 的图解知, a1exp (- b1P ) 是炸药 颗粒的位移部分, a2exp (- b2P ) 是炸药颗粒的弹塑 性变形部分。由表 1 知, b1> b2。b1 较大, 表明位移 曲线较陡; b2 较小, 说明弹塑性变形引起的曲线变 化较缓。
炸药 a1 b1
表 2 几种炸药的拟合结果
JHL 22
R T 21
TN T
0. 4149 2. 0005
0. 2949 0. 5721
0. 2961 0. 2515
A 2IX22 0. 2546 0. 3387
a2
0. 1890 0. 2708
0. 2329 0. 2114
b2
0. 0159 0. 0201 0. 0116 0. 0104
由于炸药的密度与孔隙率之间存在如下关系
图 1 散粒体炸药的密度2压力曲线
Θs = 1 - Ε= 1 - a1exp (- b1P ) - a2exp (- b2P )
(2)
当 P = 0 时, Θs= 1- a1- a2, 这表示炸药松装时的
表 1 8701 计算值与试验数据的比较
相对密度; P →∞时 Θs→1, 即趋于炸药理论密度。
Abstract: In th is p ap er, a exponen tia l equa tion Θs = 1 - a1exp (- b1P ) - a2exp (- b2P ) is p resen ted, w h ich can de2 scribe the ru le of cha rge den sity va rying w ith the com p ression p ressu re, though ana lyzing the w ho le p ressing p rocess of severa l g ranu le exp lo sives in deta il. It is accu ra te in the w ho le range (from zero to infin ite) of p ressu re. It can be app lied to va riou s g ranu la r exp lo sives such a s JHL 22、R T 21、TN T、8701 和 A 2IX22 and so on. It is of p ractica l va lue fo r eng ineering. Key words: exp lo sives; cha rg ing; p ressing; shap ing
P M Pa
Ε试
Ε计
∃Ε= Ε计- Ε试
将方程式 (2) 对其它四种炸药的试验数据进行拟 合, 结果如表 2 所示。由表 2 可见, b1µ b2。将五种炸药 的试验数据与用方程式 (2) 拟合的曲线比较, 可以看 出, 拟合曲线与试验结果一致, 说明方程式 (2) 对这几 种炸药都是适用的。
0. 01 0. 65 1. 62 3. 25 6. 50 16. 24 32. 48
本文分析了散粒体炸药压装成型物理过程的两个组成部分, 提出了描述装药密度与成型压力关 系的指数方程 Θs = 1 - a1exp (- b1P ) - a2exp (- b2P ) , 并用 JHL 22、R T 21、TN T、8701 和A 2IX 22 五 种散粒体炸药的压制试验验证了该方程的正确性。
第 2 期 2002 年
火炸药学报
23
Ξ
散粒体炸药压装成型过程分析
田丽燕, 徐更光, 王廷增
(北京理工大学机电工程学院, 北京 100081)
摘要: 通过详细分析散粒体炸药压装成型物理过程的两个组成部分, 提出了描述压装成型过程中密度随压力变化规律的指数方程 Θs = 1 - a1exp (- b1P ) - a2exp (- b2P ) , 该式在整个压力范围 (0～ ∞) 内精确度高, 物理意义明确, 适用于 JHL 22、R T 21、TN T、8701 和 A 2IX22 等多种单质、混合、含铝炸药, 具有工程实用价值。 关键词: 炸药; 装药; 压装; 成型 中图分类号: TQ 560 文献标识码: A 文章编号: 100727812 (2002) 0220023202
产生较大的密度变化。 随着压力的增加, 颗粒间的空气几乎完全排出, 只有少量空气留存在炸药药柱
中。
炸药颗粒的弹塑性变形贯穿整个压药过程, 随着压力的增加由弹塑性变形而引起的孔隙率的减
少要小些, 所以密度随压力的增长而增加得较慢。当压力很高 (大于 200 M Pa) 时, 炸药颗粒的弹塑性
变形接近完成, 炸药密度接近理论密度。
0. 5165 0. 4954 0. 4571 0. 4054 0. 3457 0. 2383 0. 1876
0. 5136 0. 4918 0. 4589 0. 4122 0. 3422 0. 2373 0. 1803
- 0. 0009 - 0. 0036
0. 0018 0. 0068 - 0. 0035 - 0. 0011 - 0. 0073
参考文献: [ 1 ] 徐更光. 炸药性质与应用[M ]. 北京: 北京理工大学, 1991. [ 2 ] 刘德润. 装药工艺学[M ]. 北京: 北京理工大学, 1991. [ 3 ] 廖政权. 散粒体炸药压药密度随压力的变化规律[J ]. 火炸药学报, 1990, (1) : 35239. [ 4 ] 陆厚根. 粉体技术导论[M ]. 上海: 同济大学出版社, 1998. [ 5 ] ESS IG W , et al. T he D en sity D istribu tion in P ressed Charges: A n A nalytical A pp roach [ J ]. P rop ellan ts Exp lo s Pyro tech,
1 散粒体炸药压装成型的物理过程
实验表明, 散粒体炸药压装成型过程中既有炸药颗粒的位移, 又有炸药颗粒的弹塑性变形, 还有
部分颗粒的脆性变形。炸药颗粒在压力较低时位移较大, 这时颗粒间的空气在外界压力的作用下从冲
头与模套之间的缝隙中被挤出。 于是颗粒间的孔隙迅速减小, 使密度很快增大, 因此较小的压力增量
Ana lysis of the Pressing Process of Severa l Granular Explosives
TIAN L i-yan, XU Geng-guang, W ANG Ting-zeng (Schoo l of M echatron ic Eng ineering, Beijing In stitu te of T echno logy, Beijing 100081, Ch ina)
Coop er[4]认为: 粉体的压缩过程由两个过程组成, 一个是粒子重新排列大孔隙的填充过程, 一个 是粒子破碎、塑性流动小孔隙的填充过程及压缩方程为两个方程之和来描述整体。由于孔隙率与压力
之间存在指数关系 Ε= Ε0exp (- ΒP ) [5], 因此, 散粒体炸药压装方程可表示为
Ε= a1 exp (- b1 P ) + a2 exp (- b2 P )
5 20 mm 的模具对 JHL 22、R T 21、TN T、8701 和A 2 IX 22 五种散粒体炸药进行了压制, 控制药量使得 最终药柱的高径比近似 1∶1。 通过测量不同压力 下冲头的移动量以及最终药柱的密度、高度来反 算不同压力时药柱的密度。试验结果见图 1, 其中: 装药相对密度 Θs= 装药密度 Θ0 理论密度 ΘTMD。
(1)
Ξ 收稿日期: 2001- 08- 01 作者简介: 田丽燕 (1970- ) , 女, 博士生, 从事炸药应用研究工作。
24
火炸药学报
2002 年
式中: P —成型压力,M Pa; Ε—压力 P 时, 散粒体炸药的孔隙率; a1、b1、a2、b2—常数, 与炸药的物理力学 性质有关。
2 实验及结果分析 为 验证方程式 (1) , 在 5 t 材料试验机上用