Page 7 - 《爆炸与冲击》2026年第10期

第 46 卷 李 强，等： 含缺陷装药高过载安定性的表征和评估 第 10 期

2 实验结果及分析

2.1 装药响应现象及表征
不同缺陷的待测装药受高速冲击加载后，被回收的支架、鉴证板和剩余装药的残骸如图 2 所示（各
缺陷直径装药取一典型方案作为代表）。不同工况下待测装药响应现象差异很大，当其余参量相同时，
随着缺陷直径增大，待测装药响应趋于剧烈。
Remaining charge and fragments

of experimental device Support

Verification plates and base
(a) Defect free (b) D=5 mm (c) D=8 mm

(d) D=10 mm (e) D=11 mm (f) D=12 mm
图 2 不同缺陷直径的装药实验后残骸照片
Fig. 2 Wreckage photographs after experiment of charge with different defect diameters

待测装药的响应程度根据鉴证板的灼烧、损坏程度和机械配合特性来量化表征，如图 3 所示。首先
划分响应的等级。当鉴证板无明显现象时装药被认为未发生反应。当待测装药发生爆燃及爆轰反应时
可对鉴证板造成不同程度的形变及破坏。同时，考虑到装药经燃烧、爆燃、爆轰反应释放的瞬时高温和
热化学腐蚀可作用于鉴证板形成黑色烧焦痕物理印记。因此，当鉴证板存在烧焦痕且无变形时装药被
认为发生燃烧反应。当鉴证板存在烧焦痕且发生塑性形变时，鉴证板与底座间的配合类型会从过度配
合转变为过盈配合，装药被认为发生爆燃反应。当鉴证板发生破裂、凹痕时装药被认为发生爆轰反应。
接下来量化响应等级。由于装药反应作用于鉴证板形成黑色烧焦痕面积（S）与鉴证板单位面积吸收的
热通量（q）正相关：
w
q = ˙ q(t)dt ∝ S (1)
˙ q(t) 为热流密度函数，则反应越剧烈，热释放速率越高，鉴证板烧焦面积越大。同时，反应的装药在
式中：
未完全装药表面沉积碳化物、硫化物等产物从而形成黑色区域，则装药反应越完全，黑色沉积区域占比
越大。因此，当装药未反应时装药被认为反应程度为 0；当装药发生爆轰反应时装药被认为完全反应。
当装药发生装药的燃烧、爆燃反应时，基于试验结果图像中的黑色物理印记，结合大数定理以及概率分
布概念，装药的燃烧、爆燃反应程度 ξ 可下式确定：

Charge
Deflagration wave Deflagration wave
Verification Denting and
rupture
plates
Base
Transition fit Interference fit Interference fit
(a) Verification plates and base (b) Unburned (or Combustion) (c) Deflagration (d) Detonation

图 3 响应等级界定示意图
Fig. 3 Schematic of Reaction type definition

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