通过低速撞击点火试验（Steven试验、Spigot试验等），对不同种类的炸药在撞击过程中的变形行为和点火行为进行分析。提出高功率条件下塑性功的炸药点火判据，建立了基于裂纹摩擦生热的力-热-化学耦合响应宏细观模型，对炸药点火时间、点火临界速度、尺寸效应以及弹形对点火的影响开展了研究。考虑炸药内部细观结构中裂纹随机分布，研究了不同裂纹分布状态对炸药点火行为的影响。实现了炸药点火行为的预测，揭示了炸药点火不确定性的物理机制。研究成果发表在Journal of Applied Physics, Mechanics of Materials, Propellants Explosives Pyrotechnics等期刊上。

图1. 炸药低速撞击点火Steven试验 (a) Steven试验装置示意图；(b)Steven试验撞击点火过程高速摄影；(c)炸药起爆的典型压力历程曲线；(d)炸药爆炸延迟时间与撞击速度关系；(e)炸药能量释放率与撞击速度的关系

 

图2. 高功率条件下塑性功的炸药点火判据 (a) 撞击速度与最大塑性比能的关系曲线；(b) Steven试验点火阈值速度预测值；(c) Steven试验点火时间预测结果；(d) Steven试验炸药塑性比功率云图

 

图3.  基于裂纹摩擦生热的力-热-化学耦合响应宏细观模型的炸药点火数值模拟 （a）标准Steven试验中不同撞击速度下炸药内部温升云图；（b）不同弹形撞击作用下炸药内部温升云图

 

图4.  炸药随机点火预测 （a）初始裂纹服从正态分布的有限元模型；（b）不同初始裂纹分布的炸药点火概率分布