Anisotropic behavior of energetic materials at elevated pressure and temperature

First principles and molecular dynamics methods where used to study energetic materials (EM) of varying sensitivity, particularly nitromethane (NM) and pentaerythritol tetranitrate (PETN). Molecular and electronic structure, as well as anisotropic elastic properties, variation of charge distributions, and stress-strain behavior of these three materials were investigated. Information obtained from different levels of theory is useful to reveal and assess the anisotropic sensitivity of the studied systems. For NM, we observe a crystallographic phase transformation and a drastic change in its mechanical behavior. PETN is observed to be mechanically stable within the studied pressure range, with a marked anisotropic behavior when compressed at elevated temperatures.     

聚叠氮缩水甘油醚嵌段聚叠氮乙酸乙烯酯的合成及热稳定性研究

以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)和4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)(ACVA)为原料合成大分子引发剂(MI-GAP),用其引发氯乙酸乙烯酯自由基聚合,得到聚叠氮缩水甘油醚嵌段聚氯乙酸乙烯酯(GAP-bPVCA),最后将其叠氮化得到含能聚合物——聚叠氮缩水甘油醚嵌段聚叠氮乙酸乙烯酯(GAP-b-PVAA)。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、核磁共振氢谱(1H NMR)对GAPb-PVAA的结构进行了表征。利用差热分析(DTA)、热重分析(TG)和微分热重分析(DTG)对GAP-b-PVAA的热稳定性进行了研究。结果表明,GAP-b-PVAA在空气中200℃未见分解;GAP-b-PVAA具有两个热失重过程,其中最大质量损失发生在228~243℃范围内,失重率为68.74%。GAP-b-PVAA热分解动力学参数由不同升温速率下的DTA表征数据,通过Kissinger方法和Ozawa方法计算得到,两种方法得到的表观活化能Ea数值相近,表明GAP-b-PVAA热稳定性良好,有望用于熔铸炸药中作为一种含能黏结剂。     

基于Mogi-Coulomb强度准则的井壁稳定性力学分析新方法*

传统井壁坍塌失稳分析模型是基于M-C破坏准则而建立的,该方法忽略了中间主应力对岩石强度的影响,常使得预测的钻井液密度过于保守。为此,引入考虑中间主应力的Mg-C破坏准则建立任意井眼的井壁稳定性评价新模型,通过数值模拟法分析了不同地应力状态下的井斜角和方位角对井壁稳定性的影响。研究结果表明: Mg-C准则克服了M-C准则忽略中间主应力低估岩石强度的影响,其计算结果略低于M-C准则的计算结果,有助于提高钻速,降低钻井成本;正断层地应力状态时,沿最小水平主应力方向钻进时,井壁稳定性最好;走滑断层地应力状态时,沿最大与最小水平主应力之间的某一临界角钻进时井壁最稳定;逆断层地应力状态时,沿最大水平主应力方向钻进时井壁最稳定;该模型有助于指导现场钻井井眼轨迹的优化设计及安全施工。     

多应急点多需求点物资调度的灰色多目标规划

为了研究在信息不确定情况下,应急物资需求量和应急时间为区间数的物资调度问题,基于灰色系统理论构建多目标规划模型,结合实例并采用灰色区间数求解方法,计算物资调度方案。结果表明:应急物资调度与区间参数取值无关,相关调度模型与算法对应急初期的实际物资调度具有参考意义;运用灰色区间数描述调度中的不确定因素,有助于提高实际物资调度过程中的准确性。     

丁基钠黄药热稳定性的研究

为评价丁基钠黄药的热稳定性,采用真空安定性测试仪和C600量热仪对其热分解过程进行了研究。分别考察了质量为1.0g的样品在温度为60℃、70℃、80℃、90℃、100℃和质量为0.5g、0.75g、1.0g、1.25g、1.5g、1.75g、2.0g的样品在温度80℃条件下的热分解特性。结果表明,采用真空安定性测试仪在80℃、21mL真空封闭空间的测试条件下,当丁基钠黄药质量小于1.25g时,其平均分解速率较慢,与时间近似成线性关系;当样品质量大于1.50g时,其平均分解速率与时间近似呈一条S形曲线。平均分解速率与质量不是成正比,而是先增加后减小,质量为1.65g时,平均分解速率最大,为0.0957mL/(g.h)。采用C600量热仪确定了丁基钠黄药的分解过程为吸热反应,起始分解温度为93℃,分解过程吸收热量为110.51J/g。明确了温度、堆积样品量的大小和时间为影响丁基钠黄药热稳定性的主要因素。     

直边坡参数对边坡稳定性的影响

采用量纲分析的方法给出直边坡几何参数和物理力学参数决定边坡稳定系数的通式。首先,边坡高度H和边坡角α被确定为直边坡的几何参数,抗拉强度σt、黏聚力C、内摩擦角和岩土比重γ被确定为直边坡的物理力学参数;其次,采用量纲分析的方法,形式上给出边坡稳定系数F的通式,F=qαpα(C/Hγ)pcφpφ(σt/Hγ)pσ;再次,为了得到待定系数q和待定指数pα、pc、pφ、pσ,通过最小二乘法对数万个计算结果进行回归分析(每个结果都是通过FLAC计算将确定的直边坡参数与它的稳定系数形成对应)。结果表明,在一定的取值范围内,边坡稳定系数的表达式为F=4.63/α(C/Hγ)0.17φ0.83。可见,受MohrCoulomb和拉应力两个强度准则控制的岩土材料形成的直边坡的稳定性受无量纲的黏聚力、边坡角(角度)、内摩擦角(角度)的控制,与抗拉强度关系不大。无量纲黏聚力是黏聚力除以边坡高度和岩土比重。     

Critical runaway conditions and stability criterion of RDX manufacture in continuous stirred tank reactor

The energetic material cyclo-1,3,5-trimethylene-2,4,6-trinitramine (RDX) has been widely used as explosive and propellant ingredients in the military industry. It is usually produced by hexamine nitration reaction in continuous stirred tank reactor (CSTR). This manufacturing process is quite dangerous and always causes fire incidents or explosion owing to its thermal instability in its nitration reaction or purification processes. In this investigation, we used its reaction kinetics parameters to evaluate the thermal hazard conditions and stable reaction criteria in the reaction systems of continuous stirred tank reactor.     

FLAC软件在拦水坝稳定性分析中的应用

坝体作为一个复杂的自然-人工系统,坝体的安全有效性受各种内外因素的影响,管理不当,容易引发各种安全环境问题.评估坝体工作十分重要,对提高坝体的本质安全状况和安全管理水平,减少和控制坝体运行中的危险、有害因素,降低坝体生产安全风险、预防事故发生,保护企业及下游居民的财产安全,保持坝区周边的社会稳定等方面都具有重要的意义.介绍了FLAC的概况,并根据已知的工程地质资料及岩石力学参数,用连续快速拉格朗日分析软件FLAC模拟了拦水坝的稳定性.通过模拟出坝体的应力应变和破坏场,了解坝体可能发生变形破坏的区域.为拦水坝的安全管理提供一些理论方面的依据.根据模拟出来的结果,提出了相应的解决措施,确保其正常运行,不至于发生垮坝事故,避免造成人员伤亡和经济损失.     

Lyapounov理论在矿井通风系统稳定性分析中的应用

当矿井通风系统的特征参数发生变化时,矿井通风系统的风流状态也会发生变化,这些变化是否会影响矿井通风系统的稳定工作,对这个问题进行研究有利于确保安全生产.本文根据Lyapounov稳定性理论对矿井通风系统的稳定性进行分析,得到矿井通风系统在其正常的工作区段,系统特征参数发生一定的变化时,其状态是稳定的;当变化超过一定的界限后,系统变得不稳定,不利于系统正常功能的实现.     

起居室典型材料的火灾温度场实验研究

就建筑火灾发生频率较高的起居室为研究对象,主要对该类住宅中的一些常见和使用广泛的典型家具及装修材料,纸张（报纸）、多层胶合板以及软垫分别进行了火灾燃烧实验,对火场中重要参数温度场进行了测试与分析。对由典型装修材料组成的单室,既起居室火灾进行了全尺寸火灾实验,目的是掌握起居室内火灾的发生发展、燃烧过程和火灾蔓延特点。研究表明,住宅火灾中聚合材料、人工填充泡沫等人造材料的热释放速率最大,最高可达305kW,是火灾前期起居室升温的主要热源;全尺寸火灾实验过程中火焰蔓延较快,扩展幅度较大,蔓延过程中多股火焰交叉处温度可达250％左右,容易造成火势火场传播,同时释放出大量深色烟气,火场能见度极低。全尺寸起居室实验表明,短短3min27s内火场温度达到850℃。     

火灾中建材燃烧毒性的试验研究

通过探讨火灾中燃烧毒性对人体的危害和分析国外主要的毒性研究方法，研制了毒气热分解仪并对部分有一定代表性的建材进行了实测研究。根据研究结果提出了相应的结论意见。     

危险品道路运输风险分级指数法研究

危险品道路运输过程风险影响因素多,随机性和不确定性大,定量风险评价比较复杂,至今没有统一的风险评估模型.为了有效预防危险品运输事故和进行快速风险评估,基于运输危险品本身特性和相关的风险影响因素探讨了运输危险品现实风险分级指数法.该方法由危险品风险分级指数、路线影响因素和安全措施补偿因子3部分构成.危险品风险分级指数由危险品加权平均风险等级和运输危险品量、泄漏点与居民区距离以及危险品扩散因子等级确定.危险品加权平均风险等级涉及其健康危害性、可燃性、化学反应活性以及特殊危险性(氧化性和与水反应性)等级的确定.路线影响因素包含运输道路特征、气象条件、交通状况和影响人员分布4类.安全措施补偿因子为车辆、设备、容器、包装因子,人员素质因子和安全管理因子3类.该方法可对运输危险品的潜在风险进行快速分级,有利于采取有效的安全预防和控制措施,降低运输事故概率和沿线影响人员风险.     

可燃装修材料的燃烧温度场数值模拟分析

为研究室内可燃装修材料的耐高温及燃烧特性,该文用火灾动力学模拟软件Fire DynamicSimulator(FDS)对火灾实际场景的温度场进行数值模拟分析。对热释放速率曲线进行拟合分析,发现火灾发展初期是由一个慢速增长火和一个超快速增长火两个阶段组成。比较温度场的模拟结果与实际场景的燃烧图痕,得出火场温度的快速升高源于可燃材料的热释放速率和燃料消耗速率快速增加。同时分析了火场中一氧化碳、二氧化碳等有害气体的浓度与燃烧温度场的变化规律,为选择合适的室内装饰材料提供有效的数值参考。     

旧路改造工程路堤稳定性安全监测方案设计

本文从旧路改造工程的特点出发,通过室内实验获取土力学参数并对沉降量进行预测计算.利用沉降仪、测斜管、孔隙水压力计、土压力盒等多种测试仪器,选取有代表性的观测断面,对经过土工格栅加筋处理的软土地基进行了高路堤施工期间的沉降与稳定观测,并提出适合工程特点的控制标准.从而达到控制路堤稳定、检验填筑质量、控制差异沉降、为路面施工提供技术支持的目的.     

基于机会约束规划模型的应急物资库存与运输一体化问题研究

应急物资库存与运输问题是应急管理领域中2个重要研究方向,针对受灾点对应急物资需求的不确定性,将应急物资库存和运输2个环节相结合,采用机会约束规划模型的思想,建立应急物资库存与运输优化模型,采用遗传算法对模型进行求解,并通过具体算例说明模型的有效性,进而给出1个应急物资库存周期内,应急物资储备中心最佳订货量及应急物资运输车辆的最佳配送路径,从而保证整个系统运行费用最小。     

氯丙烯直接环氧化工艺反应物料危险性研究

为了保证利用双氧水氧化氯丙烯直接环氧化制备环氧氯丙烷新工艺的安全开发,针对此工艺涉及的混合危险物料,利用C80量热仪对混合物料热稳定性进行了测试,获得了混合物料热扫描曲线;利用AKTS软件处理得到了混合物料热特性参数和分解动力学数据,在此基础上结合HYSIS软件进行了预防气相燃爆方面的安全分析。结果表明:混合物料初始pH值为8左右,其pH值随放置时间延长而降低;混合物料TD24值为21.3℃,混合物料发生失控的可能性等级为高;混合物料中双氧水分解受温度影响较大,在30℃和60℃下,混合物料分别经过1.3 h和0.8 h就会分解释放出达到氧含量报警值的氧气。     

构造材料对芳砜纶滤料热尺寸稳定性的影响

为揭示芳砜纶复合滤料在高温条件下的热尺寸稳定性,对不同基布、不同复合材料对芳砜滤料热收缩率的影响进行试验研究.结果表明:芳砜纶滤料在250℃高温下具有优异的热尺寸稳定性,优于芳纶1313、聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚酰亚胺等高温滤料;增加芳纶1313、聚四氟乙烯基布层之后,滤料的热收缩率有所提高,在经向上表现更为明显,聚四氟乙烯基布滤料的热缩事要高于芳纶1313基布滤料;分别混合50％的芳纶1313和聚酰亚胺纤维之后,芳砜纶复合滤料的热收缩率进-步增大,在纬向上表现更为明显,聚四氟乙烯基布聚酰亚胺复合滤料的热收缩事高于芳纶1313基布芳纶1313复合滤料.这说明构造材料对芳砜纶复合滤料的热尺寸稳定性有重要影响,选用时既要考虑提升耐化学、力学、过滤性能,也要重视对热尺寸稳定性能的影响.     

高温烟气除尘用纤维滤料研究进展

本文对上程上高温烟气来源进行了分类,对当前高温烟气过滤的核心技术的耐高温过滤材料的使用现状进行了分析,对高温玄武岩纤维过滤材料进行了重点探讨与展望,指出玄武岩纤维滤材当前在高温烟气过滤行业中急需解决的问题和产业科技成果转化方向。     

基于地电场数值模拟的边坡软弱层稳定性评价

为解决露天采场边坡失稳带来的巨大安全隐患问题,以鞍本地区铁矿露天采场为例,在分析高密度电阻率法基本原理、探测系统和正反演原理的基础上,测定了研究区内主要岩矿体电阻率,据此建立了基于地电场数值模拟的层间软弱层稳定性评价模型。温纳和偶极装置工作下,设定的地电模型正演模拟和反演计算结果表明,电阻率异常特征准确地反映了软弱层的稳定性状态,地电场分布特征与模型设定结果基本吻合。评价实例和钻探验证结果表明,模型可准确评价层间软弱层的稳定状态,取得了良好的实际效果。     

环氧丙烷在不同条件下的反应稳定性研究

环氧丙烷具有较强化学活性,分析了环氧丙烷生产过程中可能出现的安全问题;测试了不同温度、pH值和铁离子存在条件下环氧丙烷的反应稳定性。结果表明,环氧丙烷在低pH值和铁离子存在的环境中容易发生强烈放热反应。根据环氧丙烷工业化生产的特点,提出了相应的控制条件。