炸药晶体模型的选取会对模拟结果有着直接的影响,肖继军教授等[8]研究了炸药不同晶体模型的适用性,从而发现了“吸附包覆”模型能适合于研究温度以及粘结剂浓度对PBX炸药的弹性性能的影响,而“切割封面”模型则更适合于研究力学性能的各向同异性。D.C.Sorescu等[9]研究了4.2K~325K温度范围内的RDX的晶体结构变化,其中300K时的RDX的晶体结构模拟值最佳。
1.2炸药以及高聚物粘结炸药发展简述
1.3推进剂的基本理论及发展前景
1.4研究方法
1.4.1计算机模拟方法
随着科技的飞速进步和时代的发展,人类对聚合物的共混材料的要求也是越来越高,对跟优异性能的新型高能聚合物的需求日益增大。这种形势下,人们已经不满足于仅仅使用实验的手段来提高现有聚合物的性能以及研制新型高能聚合物。顺理成章地,除了实验和理论外,计算机模拟就成为了解决材料科学中实际问题的第三种方法[17-19]。所谓模拟就是把抽象的或者现实的状态以及特征用一个模拟系统代替,之后进行模仿。计算机模拟技术就是通过建立一个简单的体系模型,之后找到可以满足材料设想性能的组成、配比比例和合适的工艺工程方法,从而达到节省人力、财力、物力的目标。与常规的实验相比较,利用计算机计算研究化学、材料等物质结构具有许多优点,包括增加了实验室的安全性、可以研究快速反应与变化、能够得到较好的准确度、可以增加对问题的了解等等。总而言之,计算机模拟方法在化学材料科学的研究的过程中,起着桥梁、纽带的举足轻重的作用,随着模拟方法的不断发展和改善,越来越多的模拟方法借助计算机数值模拟的方法,从而得到物质体系的结构、力学、热力学等多方面的性能信息。论文网
1.4.2分子计算模拟方法
分子模拟是在计算机模拟方法的基础上,以原子间的相互作用作为出发点,对分子的静态结构和分子体系的动态行为进行模拟,模拟分析以及预测体系内分子的结构域性能的关系从而以便得到物质体系性能信息的一种新型的计算机模拟方法。现今,分子计算模拟已经被广泛地应用于研究高分子聚合材料以及生物材料等复杂庞大的系统体系,化学的各个领域也都将计算模拟视为不可或缺的有效工具。分子模拟方法主要包括分子力学、分子动力学、蒙特卡罗以及量子化学等模拟方法[20-22]。
分子力学一般认为分子是靠谐振振力或者弹性力维持在一起的原子集合,在这些原子之间有着一定的距离,使得原子之间的吸引力和排斥力保持大小相等、方向相反,但如果原子之间的距离变小,在空间位置上过于靠近,则会产生较强的斥力,相反距离变大则引力变强,从而会使得连接原子之间的化学键和键角就会发生改变,引起分子内部的应力增加。故在分子力学中,常用键长、键角和二面角的变化情况来表征分子结构的改变带给分子内部的应力和能量的变化。分子力学方法又被称之为力场方法,这是一种经典的力学方法用来描述分子的结构和集合变化的方法,因此分子力学计算的首要步骤就是构建力场,要确定设置的位能函数以及其形式,再对有关的参数和常数做适当的选择,从而最终达到对研究对象的计算结构和实验观测到的结构相吻合[23]。
分子动力学则是一种基于分子和原子层面上对非晶体液态体系物质进行模拟的分子模拟方法,这种计算的核心就是赋予分子体系始终运动的状态,同时利用分子在相空间里的自由运动进行抽样统计计算[24]。分子动力学是众多模拟方法中的重要一员,在各自然科学领域里得到了广泛应用,其模拟的过程是以计算分子之间的作用力为起始点,在一定的条件下通过求牛顿运动方程来得到整个体系之中各个小体系的性能随时间、压力、温度以及浓度变化的情况。文献综述