势能热点:来自冲击速度、缺陷几何与晶体学取向的效应
材料科学
2021-09-28 v1
摘要
在含能材料中,当冲击波与材料微观结构相互作用时能量向“热点”的局域化已知决定了化学反应与爆轰的引发。近期结果表明,在具有圆形截面的孔隙发生冲击诱导塌缩后,比从动能(KE)分布所能推断出的更多的能量被局域化为内部势能(PE)。这导致了一个通常被忽视的复杂热机械状态。与孔隙塌缩、热点形成及由此产生的能量局域化相关的机制已知高度依赖于材料性质,特别是其塑性变形与缓解应变能的能力,以及孔隙的尺寸与形状。因此,我们利用分子动力学模拟来表征TATB(一种高度各向异性的分子晶体)中在各种缺陷形状、冲击强度与晶体学取向下的冲击诱导孔隙塌缩及随后的热点形成。我们发现,能量作为PE的局域化持续更高且其范围比作为KE的局域化更大。对MD轨迹的详细分析揭示了支配取向与孔隙形状对所得热点影响的基本分子过程。我们发现,给定KE下最高PE的区域并非塌缩的冲击前沿,而是最大塑性变形区域,而KE在冲击点处最大。与先前HMX中结果的比较显示TATB中能量局域化更少,这可能是其钝感的一个因素。
引用
@article{arxiv.2109.12138,
title = {The Potential Energy Hotspot: Effects from Impact Velocity, Defect Geometry, and Crystallographic Orientation},
author = {Brenden W. Hamilton and Matthew P. Kroonblawd and Alejandro Strachan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.12138},
year = {2021}
}