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。......
2023-06-27
高聚物黏结炸药的宏观断裂实验研究
【摘要】：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。
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］。拉伸和压缩实验是两类重要的常规实验。对于炸药材料，由于其强度通常较低，制备标准的直接拉伸用哑铃装试样比较困难，因此通常采用巴西实验测量炸药材料间接拉伸性能［4，5］。变形测量是材料科学研究中的重要环节之一，传统上，变形测量主要是基于应变计的电测法，操作比较简单。但是，炸药的强度和弹性模量都相对较低，在试样尺寸较小时，应变片自身的尺寸因素会在接触点处对试样起补强作用，而且获得的应变是在一定面积上的平均量［6］。这种测量方法只能得到试样表面单点的应变，在空间变形测量上表现出非连续性。此外，位移传感器也只能测得垂直于加载方向上的平均应变。与传统方法相比，光学测量方法作为一种新的全场变形测量方法呈现出独到的优势。如光弹法、云纹法、电子散斑干涉、散斑照相和数字图像相关方法等［7］都较成功地应用在断裂力学中测量物体的表面位移和应变。
数字图像相关（Digital Image Correlation，DIC）方法已成为一种简单、实用、有效的用于全场变形、位移与应变定量测量方法。该方法直接处理具有一定灰度分布的数字图像（散斑图），跟踪点的运动获得材料表面变形信息，运用相关算法得到全场位移和应变。与传统的光测力学方法相比，由于实验的非接触性、试样制备简单、操作简便、光路简单、环境适应性好、测量范围广，高精度和高分辨率的位移和变形场的实时观测手段等诸多优点，已广泛应用于实验力学及其他科学研究领域。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。
谢惠民等［8］、陈鹏万等［9］使用云纹干涉法和巴西实验相结合的方法对PBX 模拟材料的蠕变行为进行了研究，实现了对PBX 材料蠕变过程的全场实时观测。李渴忻等［10］利用DIC 方法研究分析了PBX 模拟材料准静态载荷作用下宏观变形破坏行为，测量得到了材料的位移场及应变场分布信息，分析了PBX 材料发生破坏的机理。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。
在研究动态载荷下PBX 变形破坏行为方面，霍普金森压杆（SHPB）装置广泛地用于材料动态力学性能实验研究，搭载高速摄影系统的光测力学方法使得观察分析加载过程中试样变形和破坏的演化过程得以实现［12］。Grantham、Siviour 等［13，14］和Drodge［15～17］等采用SHPB 加载装置对PBX 模拟材料进行了动态巴西实验，高速摄影实时记录了圆盘试样动态劈裂的全过程，利用DIC 方法测量得到了不同载荷状态下圆盘表面的位移场信息，从位移矢量场分布可以定量分析材料较高应变率下发生变形及劈裂破坏的机理。周忠彬［18］采用高速DIC－SHPB 测量系统，对PBX 模拟材料开展了间接拉伸实验、半圆盘弯曲实验和单轴压缩实验等，测量了拉伸应力作用下PBX 模拟材料的宏观变形场，揭示了PBX 的动态变形破坏机理。
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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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惯性冲击下高聚物黏结炸药数值模拟：损伤断裂分详细阅读
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
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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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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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炸药宏观有效力学性质的计算方法详细阅读
选用的单元类型分别为二维结构实体单元PLANE183和PLANE182。在PBX 的细观模型上，通过施加边界条件来计算得到炸药的宏观有效力学性质。计算中炸药颗粒和黏结剂均采用各向同性的弹性本构模型。表7－1炸药颗粒的弹性模量表7－2黏结剂的弹性模量......
2023-06-27
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安全可靠的炸药：雷酸汞雷管引爆炸药详细阅读
1864年9月3日，是诺贝尔研究炸药极不幸的一天。发明了装有雷酸汞的雷管可以引起炸药的爆炸。这种炸药的发明在科技界引起了极大的反响，事实证明它是一种安全可靠、爆炸力强的新炸药。当硝化甘油炸药试制成功后，立即组织了几场壮观的表演实验，以取得企业家对硝化甘油炸药信任。黄色炸药的销量从1867年的11吨，到1874年已达到3120吨。......
2023-11-24
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