弹药在侵彻过程中承受很高的减速度作用，惯性冲击下炸药的损伤机理是一个重要的课题。结果表明，KS22a 炸药未发生严重损伤，仅孔隙率有微小增加。大部分损伤发生在黏结剂中，炸药晶体变形和拉伸断裂发生较少。图5－1侵彻作用后PBX 装药的细观损伤形貌本章基于第3 章介绍的黏聚裂纹模型对带有PBX 装药的缩比弹侵彻混凝土靶体的过程进行数值模拟，分析不同参数对装药损伤断裂的影响。根据分析结果，提出控制装药损伤断裂的结构优化方案。......
2023-06-27
高聚物黏结炸药损伤断裂的意义研究
【摘要】：黏结剂一方面黏结炸药颗粒，另一方面又降低炸药的感度。而针对PBX 开展力学响应相关的基础研究工作，特别是损伤断裂方面的工作较为有限。研究PBX 的损伤断裂对于指导PBX 配方和结构件设计，以及进行安全性评估和寿命预测等都具有重要的意义。近年来，有关PBX 损伤断裂的研究在很大程度上是围绕载荷和环境以及相关力学性能展开的，研究内容主要涉及实验模拟及观测方法、本构关系和数值模拟方法等各个方面。
炸药是武器杀伤、破坏和动力能源的关键性材料。它是一类在适当的外界能量作用下，本身能进行有规律的快速化学反应，同时生成大量高温气体的物质，即能在瞬间释放出大量能量的物质。高聚物黏结炸药 （Polymer Bonded Explosives，PBX）在武器战斗部中应用非常广泛，在国民经济建设和国防建设中有着不可替代的重要地位。PBX 是第二次世界大战后由美国研究发展的一种新型混合炸药，一般以高能单质炸药为主体炸药，以一种或几种高聚物做黏结剂，并加入有关添加剂（如增塑剂、钝化剂、抗老化剂等），经不同的工艺制备而成。常用的单质炸药有黑索今 （RDX）、奥克托今（HMX）、太安（PETN）和三氨基三硝基苯（TATB）等，常用的高聚物包括橡胶和塑料等。黏结剂一方面黏结炸药颗粒，另一方面又降低炸药的感度。PBX 中炸药颗粒的含量很高，通常可达90%以上，炸药的弹性模量通常远高于黏结剂的弹性模量，可以称为刚性颗粒高度填充的高分子基复合材料。PBX 通常由造型粉经过热压的方法成型，压制过程中造型粉经历升温加压、保温加压、保温保压和降温卸压等过程。
炸药的使用环境非常复杂，在生产、加工、运输、储存和使用等过程中处于不同加载速率、应力状态和温度环境之中。在外部载荷作用下PBX 内部会产生微孔洞、微裂纹等形式的损伤，这些损伤在持续的外部载荷作用下不断演化累积发展成为宏观裂纹，一方面使炸药力学性能劣化；另一方面使热点源增加、燃烧表面积增加、炸药敏感化，从而影响炸药的感度、燃烧甚至爆炸性能。
PBX 对于应变率、温度和压力等非常敏感，使得其在外部载荷作用下的力学响应非常复杂。而针对PBX 开展力学响应相关的基础研究工作，特别是损伤断裂方面的工作较为有限。目前的设计准则主要是基于强度理论，在发射或使用过程中，装药内部应力不超过许用应力就认为是安全的。在低于冲击起爆强度的载荷作用下，如发射过程或侵彻过程中，PBX 装药常常需要经受高过载惯性冲击。虽然没有超过许用应力，但是内部有可能产生微裂纹，甚至宏观断裂，裂纹面间有可能相互摩擦引发点火反应。研究表明，损伤炸药比未损伤炸药敏感，而很多弹药早炸、误炸事故在本质上都可以与炸药的损伤断裂联系起来。
研究PBX 的损伤断裂对于指导PBX 配方和结构件设计，以及进行安全性评估和寿命预测等都具有重要的意义。近年来，有关PBX 损伤断裂的研究在很大程度上是围绕载荷和环境以及相关力学性能展开的，研究内容主要涉及实验模拟及观测方法、本构关系和数值模拟方法等各个方面。
有关高聚物黏结炸药损伤断裂的数值模拟的文章
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高聚物黏结炸药的宏观断裂实验研究详细阅读
研究PBX 损伤断裂的实验方法主要包括材料实验机、霍布金森杆、落锤、气炮等［1～3］。近年来，数字图像相关技术已广泛应用于研究PBX 宏细观变形破坏行为及损伤破坏机理。Zhou 等［11］结合巴西实验、轴向压缩、三点弯曲、半圆盘弯曲和Punch Loading 等准静态实验，应用DIC 方法研究了PBX 模拟材料的宏观变形破坏行为和力学性能，并建立了测量PBX 脆性材料拉伸力学性能和断裂性能的方法，测量得到PBX 的抗拉强度、失效应变以及断裂韧性等参数。......
2023-06-27
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高聚物黏结炸药细观损伤的实验研究详细阅读
在PBX 细观损伤的实验研究方面，国内外众多学者已有过不少的研究。Palmer 等［19］和Chen 等［20］在对PBX 间接拉伸的实时显微实验中观察到了颗粒断裂、界面脱黏、黏结剂基体开裂等多种损伤破坏形式。Chen 等［21］和Palmer 等［19］对PBX 的破坏性质进行了研究。Rae 等［23］首次将高灵敏度的云纹干涉法应用到PBX 材料的细观变形破坏研究，主要将巴西实验与云纹干涉法相结合。......
2023-06-27
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高聚物黏结炸药宏观损伤破坏的数值模拟详细阅读
PBX 对外载作用下的响应非常复杂，连续介质损伤力学模型和微裂纹细观损伤模型这两类损伤模型广泛用来研究PBX 在外载作用下的损伤破坏。Browning 等［31］针对PBX9501 和PBX9502 提出了一维黏塑性损伤本构模型，认为塑性由材料内部损伤引起，本构方程参数由蠕变实验及循环加卸载实验得到，但该模型还不能很好地模拟长时间条件下的应力松弛。丁雁生等［32］采用一维黏弹性蠕变损伤模型对PBX 的蠕变损伤及破坏进行了研究，损伤演化由应变控制。......
2023-06-27
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高聚物黏结炸药的细观尺度损伤破坏模拟详细阅读
PBX 中颗粒与黏结剂之间的脱黏预测是非常重要的，因为更复杂的应力分布与脱黏破坏有关。他们认为，随着HMX 颗粒体积分数的增加，PBX 断裂阈值降低。Wang等［70］进一步发展了HMX 晶体及其黏合剂和界面的损伤模型，研究了PBX 9501 的动态力学行为和细观损伤演化机理。图1－5PBX 细观破坏模式1—界面脱黏；2—穿晶断裂；3—颗粒挤压升温......
2023-06-27
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高聚物黏结炸药单轴压缩计算结果分析详细阅读
但是，压缩应力－应变曲线的软化段明显比拉伸时的斜率低。计算结果表明，PBX 9501 的压缩性能好于拉伸性能。实际上，这种相互作用会影响PBX 9501 的失效机制。由图8－26 可以看出，界面脱黏和颗粒破坏是PBX 9501 压缩时的主要失效机理，这与Gray等［20］及Zhou 等［21］的实验结果相类似。计算结果和Wu 等的预测结果一致。......
2023-06-27
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侵彻速度对装药损伤断裂的影响详细阅读
图5－22 所示为不同速度下弹体和装药的平均过载变化曲线。图5－23 所示为不同着靶速度下对装药最终裂纹分布的影响，弹体着靶速度为400 m／s 时，装药基本没有出现裂纹损伤区，单元最大裂纹宽度为0.14 mm，说明较低的着靶速度几乎不会使内部装药产生损伤。随着弹体着靶速度的增加，装药裂纹区域扩大，损伤度增加，尾部装药更容易受拉伸波作用产生横向裂纹。着靶速度为700 m／s 和800 m／s 时装药的损伤度分别为1.84%和2.05%。......
2023-06-27
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缓冲材料对PBX装药损伤断裂的影响详细阅读
图5－37加入缓冲阻尼层的缩比弹模型分别计算研究了有机玻璃、聚四氟乙烯、酚醛树脂和尼龙6 作为缓冲材料对装药的保护作用。本节研究表明，缓冲材料放置在装药头部之前，可以有效降低装药头部的轴向应力。......
2023-06-27
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