3,3''''-偶氮-(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)的合成及性能研究

以3,6-对(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4,5-四嗪(BT)为起始物,经亲核取代、氧化脱氢、氨解和水解等四步反应,合成了高氮含能化合物3,3'-偶氮-(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)(DAAT).对DAAT的热分解性能进行了研究,由DSC、PDSC和TG-DTG技术获得了DAAT的热分解动力学参数和机理函数.结果表明,DAAT的热稳定性好,能量高.在5℃/min升温速率下,DAAT在283℃左右开始分解,放热峰值320℃,分解放热峰的分解焓为1974.33J/g,高于相同条件下硝胺系炸药HMX的分解焓;采用Kissinger法和Ozawa法求得其活化能分别为209.69和208.77kJ/mol;其热分解速率对压强比较敏感,且与环境压强成正比.采用VLW EOS对DAAT的爆轰性能进行了理论计算,结果表明将DAAT与传统含能材料混合,有望制备出高能钝感炸药.     

偶氮四唑三氨基胍盐的合成

以5-氨基四唑(5-AT)为起始原料经过两步反应合成了偶氮四唑类高氮含能化合物--偶氮四唑三氨基胍盐(TAGZT).第一步反应,在氢氧化钠水溶液中5-AT被高锰酸钾氧化生成偶氮四唑钠盐五水化合物(SZT·5H2O),产率75.6%;第二步反应,SZT·5H2O在水溶液中与三氨基胍硝酸盐发生离子置换反应得TAGZT,产率73.3%(m.p.196 ℃～197 ℃),其结构经1H NMR, 13C NMR, FT-IR和元素分析表征.     

基于 Hopkinson 压杆的动态压剪复合加载实验研究

本文提出了一种可用于研究压剪复合加载下，材料动态力学性能的实验装置；该装置主要是基于 Hopkinson 压杆，通过添加一个带倾斜端面的垫块，实现压剪复合加载。本文分析了该实验装置的基本数据处理方法，并利用有限元分析验证了此分析方法的可行性；然后利用该装置对常规金属材料进行了相同冲击速度，不同倾斜角度（分别为 0、30、45 度）下的一系列实验。实验结果表明，该装置能实现压剪复合加载，并且能得到材料的动态屈服面，为研究材料在复杂应力状态下的动态力学性能提供了新的实验方法。     

泵油饱和砂岩黏弹行为的实验研究

通过Metravib热机械分析仪, 用固定静载为100 N、 正弦波动载荷为60 N的应力-应变实验方法, 在温度为-50---175 ℃, 升温速率为1 ℃/min, 频率为1---1000 Hz的条件下, 对泵油饱和长石砂岩、 彭山砂岩样品进行单轴循环加载实验, 研究了饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、 耗散角、 杨氏模量和弹性波波速随温度和频率的变化规律. 取得了随频率增高饱和多孔岩石的衰减峰和耗散角峰的峰位向高温方向移动的热激活弛豫规律, 并求得弛豫峰的激活能和跃迁频率, 以饱和砂岩的特点对此作出了解释. 发现岩石中矿物离子置换时的相变内耗峰, 并用动态观点解释了该相变峰. 还获得杨氏模量和弹性波波速随温度升高而下降、 随频率增高而增大的频散效应, 随温度升高频散效应有减弱的趋势. 该研究结果对理论模型研究具有指导意义, 对地震资料的解释具有实用价值.     

应力调整对石英玻璃珠低速冲击破碎行为的影响

结合高速摄影技术,应用SHPB加载装置,分别使用钢制、铝制和有机玻璃制3种透射杆,对直径约7.90、11.80、15.61 mm 3种尺寸的石英玻璃珠进行了低速冲击实验。根据不同透射杆条件下的玻璃珠破碎过程中的载荷-位移曲线,结合有限元软件计算玻璃珠在冲击作用下载荷的变化情况以及实验过程中玻璃珠的应变,探讨了应力调整对玻璃珠破碎过程的影响。结果表明:相同冲击条件作用下,改变透射杆的材料,会改变玻璃珠破碎过程中的载荷分布,即透射端边界波阻抗的改变会导致反射波发生改变,从而导致玻璃珠内部载荷发生变化;透射杆为铝材和有机玻璃材质时,玻璃珠在破碎过程中的载荷明显下降,在加载过程中伴随着垫块的变形,玻璃珠内部的应力调整时间变长;透射杆为钢杆时,玻璃珠的应变主要表现为两端最大,越靠近中间应变越小,对于透射杆为铝杆和有机玻璃杆的玻璃珠,透射端局部出现了卸载行为。采用有机玻璃透射杆之后,局部应力和变形降低的结果使得玻璃珠在经受较大的变形之后发生破碎,表明玻璃珠的破碎行为由局部变形和局部变形梯度共同控制。     

冲击下混凝土试样应变率效应和惯性效应探讨

结合混凝土试件的真三轴静载冲击实验结果,分别运用考虑应变率效应的Holmquist-Johnson-Cook (HJC)模型和考虑静水压效应的Drucker-Prager (DP)模型进行数值分析,以探讨研究混凝土试样应变率效应和惯性效应的方法。在探究混凝土的应变率效应和横向惯性效应的关系时,使用HJC模型的数值模拟结果来拟合DP准则的各个参数。结果表明:随着应变率的升高,混凝土的强度会提高,并且这种强度的提高,也有一部分原因是第一应力不变量I₁的增大所导致的。因此,混凝土试件的应变率效应和横向惯性约束具有较强的耦合作用。理论和数值分析了冲击下试样内部的横向应力分布特征与应变率、静水压和试样尺寸的关系,结果发现:试样内部横向应力的幅值随着应变率、静水压的升高而增大,但随着试样尺寸的增大而减小。为了探讨横向惯性带来的强度提升效果,提出了一个有关冲击方向最大应力σ_x和等效应力σ_e的参数ξ,且ξ=(σ_x?σ_e)/σ_x。此参数具有尺寸效应、应变率效应和静水压效应,但是此参数与应力三轴度的关系表现出应变率无关特性,可为应变率效应的研究提供新的思路。     

饱和岩石滞弹性弛豫机理的实验研究

通过Metravib热机械分析仪,用正弦波加载方式,模拟地震波的传播。实验时固定静载为100N,正弦波动载荷恒为60N,将总载荷控制在屈服点以下。在温度为-50℃~90℃,升温速率保持在1℃/分,频率为5Hz~400Hz的条件下,对饱和泵油彭山砂岩和遂宁砂岩样品进行单轴循环加载实验,获得饱和泵油彭山砂岩和遂宁砂岩的衰减、虚模量、实模量、波速与温度和频率以及动载荷的关系。以此研究了饱和多孔岩石的衰减和虚模量、杨氏模量和弹性波波速随温度和频率的动态响应。取得了随频率增高,饱和多孔岩石的衰减峰和虚模量峰的峰位向高温方向移动的热激活弛豫机制。杨氏模量和弹性波波速随温度升高而下降,随频率增高而增大,具有频散效应;杨氏模量和弹性波波速随动载荷振幅的增大而降低。这些结果与低频共振的驻波实验取得了同样的热激活弛豫规律,说明热激活弛豫规律具有一定的普适性。     

花岗岩动静态压剪复合加载实验研究

岩石为天然含有微裂纹微孔洞等缺陷的复杂介质,其在复杂应力状态,尤其是在压剪应力状态下的性能研究,对工程应用有着十分重要的意义。本文利用双斜面垫块改进现有装置对花岗岩进行了动静态下的压剪复合加载实验,其中静态实验基于MTS材料试验机,动态实验基于分离式Hopkinson压杆（以下简称SHPB）,由此得到不同压剪载荷联合作用下花岗岩的静态和动态力学性能。通过改变倾斜端面的角度就能够得到岩石在不同压剪加载路径下的力学性能,由此可以得到岩石的静动态破坏面。结果表明:花岗岩的破坏强度具有明显的加载速率效应。本研究为探讨岩石在复杂应力状态下的力学性能提供了新的方法。     

基于温度与应变率相互耦合的泡沫铝本构关系

根据分离式Hopkinson压杆实验以及准静态实验得到的泡沫铝材料在不同温度以及不同应变率下的应力-应变曲线,分析了泡沫铝本构方程中温度效应与应变率效应之间的耦合关系,即温度越高,泡沫铝的应变率效应越显著。基于Sherwood和Frost提出的泡沫材料本构关系框架,对常温下的应变率敏感系数进行了温度项修正,修正后的本构方程在高温高应变率下与实验结果具有较好的一致性。最终得到泡沫铝在一定密度范围内包含温度项、应变率项较为完备的本构方程。