[發明專利]一種建立HMX含能材料缺陷模型的方法

在審

• 申請號: 202111187193.2
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN113935214A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 晏中華;徐燦;陳朝銳;孟倪冰;李莉
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/20;G01N21/88
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

本發明涉及一種建立HMX含能材料缺陷模型的方法，屬于三維時域有限差分分析領域，包括以下步驟：S1：根據顯微鏡下的缺陷形貌，簡化HMX含能材料的缺陷；S2：建立缺陷的三維數學模型；S3：將缺陷模型導入到三維時域有限差分分析系統中，獲得缺陷模擬數據；S4：對缺陷模擬數據進行分析處理，獲得HMX含能材料的缺陷模型。本發明能夠構建出HMX含能材料中的二維或三維缺陷模型，并繪制出缺陷的圖像。能夠用于分析缺陷模型的建立是否正確，大大減少了在數值計算中不必要的計算資源和時間成本的浪費。

技術領域

本發明屬于三維時域有限差分分析領域，涉及一種建立HMX含能材料缺陷模型的方法。

背景技術

目前，關于含能材料晶體生長的方法，常用的有：冷卻結晶、蒸發結晶以及溶劑—非溶劑沉淀結晶等。冷卻結晶主要通過減低系統的溫度使溶劑達到飽和狀態，從而析出晶體；蒸發或者揮發結晶主要通過緩慢揮發溶液中的溶劑而結晶；溶劑—非溶劑的方法則主要是向溶液中加入稀釋劑，使溶液達到飽和狀態而析出晶體的方法。因此，在含能材料結晶的過程中，溫度、溶劑體系以及對溶液攪拌等因素會對含能材料的晶體生長起著重要的影響，且會在含能材料晶體的表面或體內產生諸如孔洞、劃痕、溶劑包藏等缺陷。而研究表明，這些缺陷的形貌、幾何尺寸以及密度分布等對含能材料起爆過程中起爆熱點的形成以及起爆性能都有著重要的影響。

時域有限差分方法(FDTD)是由美國加州大學學者K.S.Yee于1966年提出。其主要思想是對電磁場的電場E分量和磁場H分量在時間和空間上采用交替抽樣離散的方式，使得每一個E(H)場分量均有四個相應的H(E)場分量環繞周圍。同時，采用這種離散方式把含時的麥克斯韋方程離散化為差分迭代式，并沿時間軸逐步迭代、交替求解空間中各店的電場和磁場分量。這種電磁場的空間取樣的方式符合電磁場的傳播特性和差分方法計算。目前FDTD方法在如輻射天線分析、光柵傳輸等周期性結構分析、散射和雷達截面計算等領域都有著廣泛的應用。近些年，在光在物質中的傳播和衍射特性分析等方面也有著重要的應用。因此，利用數值模擬方法來研究激光與含能材料的相互作用，分析含能材料缺陷對入射激光的調制作用以及激光起爆的影響成為了一個研究熱點。而數值計算的過程往往需要較多的計算資源，花費較長的時間才能完成一次。而其中，最關鍵的部分就是缺陷模型的建立，倘若模型建立有問題，那么數值計算的結果將無法作為研究結果供我們參考，期間也耗費掉大量的計算資源以及時間成本。因此，缺陷模型的正確建立與否顯得至關重要。

HMX(奧克托金)含能材料是一種猛(性)炸藥，學名環四亞甲基四硝胺。白色顆粒狀結晶，與黑索今為同系物，有α、β、γ、δ四種晶型，但實際應用的均為常溫穩定的β型。熔點282℃。密度1.96。不吸濕，爆速、熱穩定性和化學穩定性都超過黑索今，是目前單質猛(性)炸藥中爆炸性能最好的一種。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種HMX含能材料缺陷的模型方法，將HMX含能材料中的缺陷簡化為規則的數學模型，并且在三維時域有限差分分析系統中導入模型，獲得模擬數據，最后得到晶體中的缺陷圖像。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種建立HMX含能材料缺陷模型的方法，包括以下步驟：

S1：根據顯微鏡下的缺陷形貌，簡化HMX含能材料的缺陷；

S2：建立缺陷的三維數學模型；

S3：將缺陷模型導入到三維時域有限差分分析系統中，獲得缺陷模擬數據；

S4：對缺陷模擬數據進行分析處理，獲得HMX含能材料的缺陷模型。

進一步，在所述步驟S1中，利用顯微鏡獲取HMX含能材料表面缺陷形貌，將不規則的缺陷形貌簡化為規則的幾何形狀，獲得HMX含能材料的缺陷樣本。

進一步，所述缺陷樣本的數據模型為三維數據模型，所述規則的幾何形狀為三維球體孔洞結構、三維棱錐結構或三維直線型劃痕結構。