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典型含能物质能量与安全性综合效应评定及应用

作　者: 呙娓佽
导　师: 吴超
学　校: 中南大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 含能物质能量安全性统计分析参数关联性能预估综合评价
分类号: TQ560.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来,我国国防科技工业、航天事业及民用领域的迅速发展对含能物质的需求激增。作为生产制造混合炸药、发射药、固体推进剂的基本材料,含能物质本身蕴含较大能量且分解具有爆轰效应,在生产、使用及储存过程中具有极大的危险性。因此随着含能物质应用范围的扩大,其安全性问题日益凸显。在此背景下,本研究探讨含能物质能量与安全性方面之间的规律及综合效应,旨在保证安全性的前提下提高含能物质能量利用率。在大量含能物质的诸理化参数、性能参数等参量的文献调查和数据统计的基础上,本论文以含能物质的能量与安全性为着眼点,运用理论分析、统计分析、综合评价分析的原理和方法,首先进行含能物质性能和感度方面的单因素分析,对表征能量性的参量—爆速进行了参数关联和预估建模,同时对含能物质安全性表征—感度进行全面衡量。在此基础上探索了能量与安全性的转化关系,提出了基于性能和感度的含能物质综合评定方法。具体研究内容和结论如下：(1)综述了国内外含能物质研究发展状况及前沿,对含能物质能量与安全性方面的相关研究进行了文献探索。(2)简介了含能物质的特点、分类,罗列了含能物质物理性质、化学性质、热力学参数、动力学参数、爆轰性能及感度特性等诸参数的概念及计算、测试方法,通过文献调查和数据统计获得国防工业和民用行业典型的65种含能物质的各类参数。(3)从能量角度出发,应用参数关联法挖掘含能物质性能参数间的相关性。散点图及相关系数研究表明含能物质性能参数—爆速D与氧平衡指数OB100及密度ρ的关联性较高；采用回归分析建立含能物质动力学参数前指因子kA与活化能Ea的一元线性回归模型,证实了同类型含能物质在热分解过程中存在动力学补偿效应；在参数关联的基础上,应用多元线性回归法MLR及BP神经网络法BPNN建立炸药爆速的定量结构/性质的QSPR预估模型,研究结果表明利用两种方法筛选出的描述符都能够反映爆炸特性,而应用神经网络算法能得到比传统的线性模型精度更高的预测结果。(4)从安全性的角度出发,进行了含能物质安全性—综合感度特征值的探讨。研究基于BZA-1法,对不同试验条件下的感度数据分配权重,通过模糊加权层次法得到常用太安等12种含能物质综合感度特征值的危险性排序。(5)基于ISL试验数据值,将含能物质性能和感度两方面各三组试验值进行综合统计分析,每组选取最高试验数据值赋值为特征值1,其余物质试验值与此基准物质的比值作为其特征值,将两方面的数值综合为性能和感度方面的特征,并通过合成运算及作图法得到物质能量与安全性的转化关系。(6)提出了含能物质性能及安全性的模糊动态聚类综合评价法。对文献收集到代表炸药能量和安全性能的各项评价指标进行动态聚类,寻找最佳阈值λ,灵活选择动态结果进行综合评判,以分析性能及安全性的优劣差异。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
第一章绪论  11-20
  1.1 选题背景  11-12
  1.2 选题目的及意义  12
  1.3 国内外研究现状及发展动态分析  12-18
    1.3.1 含能物质相关研究国内外文献探索  12-15
    1.3.2 含能物质安全性的研究现状  15-16
    1.3.3 含能化合性能预估的研究现状  16-17
    1.3.4 高能量密度化合物(HEDC)研究进展  17-18
  1.4 研究内容及技术路线  18-20
第二章含能物质及相关物性能参数统计  20-25
  2.1 含能物质的概念、特点及分类  20-22
    2.1.1 含能物质结构特点  20-21
    2.1.2 含能物质的分类  21-22
  2.2 含能物质及相关物性能参数统计分析  22-24
    2.2.1 物质参数  22-24
    2.2.2 数据可获得性  24
  2.3 本章小结  24-25
第三章含能物质性能参数关联分析与预测  25-47
  3.1 含能物质参数关联性分析  25-34
    3.1.1 基本原理  25
    3.1.2 研究方法  25-26
    3.1.3 性能参数与相关描述参量的比较和关联  26-34
  3.2 含能物质爆速的预测  34-46
    3.2.1 研究方法  34-35
    3.2.2 多元逐步回归法  35-39
    3.2.3 BP人工神经网络算法  39-46
  3.3 本章小结  46-47
第四章含能物质综合感度特征值探讨  47-59
  4.1 含能物质感度分类及测定方法  47-49
    4.1.1 感度分类  47-48
    4.1.2 炸药感度测试方法  48-49
  4.2 含能化合综合感度特征值评价BZA-1法  49-51
  4.3 多层次模糊综合评判含能物质感度综合值  51-58
    4.3.1 建立评判集  52-53
    4.3.2 建立权重集  53
    4.3.3 进行广义加权合成运算  53-54
    4.3.4 进行举例分析  54-58
  4.4 本章小结  58-59
第五章含能物质能量与安全性关系  59-72
  5.1 性能评定方法选择  59-60
  5.2 含能物质性能和感度的相关性  60
  5.3 实验数据的选取  60-66
    5.3.1 性能描述参量的确定  60-63
    5.3.2 感度描述参量的确定  63-66
  5.4 结果与讨论  66-68
    5.4.1 性能数据  67-68
    5.4.2 感度数据  68
  5.5 性能与感度综合结果讨论  68-71
  5.6 本章小结  71-72
第六章含能物质性能综合评定  72-85
  6.1 性能评定方法选择  72
  6.2 模糊等价矩阵动态聚类的原理及方法  72-75
    6.2.1 数据标准化  73
    6.2.2 模糊相似矩阵的形成  73-74
    6.2.3 模糊等价矩阵的建立  74-75
    6.2.4 根据模糊等价矩阵进行动态聚类  75
  6.3 部分含能物质按性能聚类  75-82
  6.4 动态聚类结果分析  82-84
  6.5 本章小结  84-85
第七章结论与展望  85-88
  7.1 全文结论  85-86
  7.2 论文存在的不足与研究展望  86-88
参考文献  88-92
附录  92-96
致谢  96-97
攻读硕士学位期间已取得的主要成果  97

典型含能物质能量与安全性综合效应评定及应用

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