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
高聚物黏结炸药宏观损伤破坏的数值模拟
【摘要】：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。
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。罗景润等［33］采用弹性模量下降法测量PBX 的损伤，得到了简单拉伸下的损伤演化方程和损伤本构关系。李英雷等［34］在对TATB 冲击压缩研究中，确定TATB 炸药是含有损伤的非线性黏弹性体，采用“朱－王－唐” 模型拟合该炸药低应变率冲击曲线，仅考虑了应变率对炸药性能的影响。李俊玲等［35］采用改进的Sargin 模型较好地预测了不同应变率下PBX 炸药的动态压缩力学行为。另外，李俊玲等［36］从宏观力学现象和微观统计力学两个角度对比分析了国内外含能材料损伤力学模型的应用范围及发展现状，认为含能材料损伤发展过程牵涉到多个主导层次的关联问题，是一个多尺度问题。因此，需要建立多尺度分析模型，系统研究含能材料的损伤演化规律及关联性，才能建立更合理的本构模型描述材料的力学行为。
从微裂纹的萌生、长大到宏观的持续演化，这个跨尺度的损伤演化过程是非线性相互作用的过程，而且微观缺陷（包括微裂纹、微孔洞等）在损伤演化中起重要作用，大量微缺陷的聚集效应控制着损伤演化速率。Dienes等［37］提出了统计裂纹力学模型（SCRAM），该模型是处理脆性材料的大变形和裂纹的微观方法。Seaman 等［38］采用黏弹性微裂纹损伤模型对含能材料的撞击响应进行模拟，微裂纹模型包括微裂纹的成核、微裂纹的生长及裂纹的聚合等，材料参数由一系列不同应变率下的力学实验得到。Clancy 等［39］在对PBX9501 动态力学响应的模拟中，SCRAM 本构方程同样包含黏弹性和脆性断裂，从而可以研究材料损伤和绝热剪切带等的发展。Bennett 等［40，41］提出了黏弹性统计微裂纹损伤模型（Visco－SCRAM），该模型包含了微裂纹的张开、剪切、生长和聚合等。曹雷等［42］根据实验中观察到的含能材料的宏观黏弹性和弹脆性，将Visco－SCRAM 模型嵌入LS－DYNA 对PBX9501 的动态撞击实验进行了数值模拟，验证了本构模型的有效性。Ragaswamy［43］采用Visco－SCRAM 模型对PBX9501 的三点弯实验、巴西实验以及动态压缩实验进行有限元数值计算，并结合数字图像相关技术对巴西圆盘的变形和破坏进行了测试，发现数值模拟和实验得到的炸药损伤和起裂位置吻合较好，如图1－4 所示。结果表明，Visco－SCRAM 模型主要对单轴受力状态下的含能材料非线性行为表征，而对于在温度、低应变率、压力效应等条件下PBX 的损伤模拟仍需进一步改善。
图1－4 DIC 和Visco－SCRAM 模型有限元计算得到的巴西实验水平方向应变云图［43］
另外，非连续变形方法（DDA）和流行元法也已经用于PBX 的损伤破坏计算。槐浩举［44］利用DDA 模拟裂纹的子块体法对PBX 材料巴西实验和单轴压缩实验进行了数值模拟，计算结果与实验结果具有较好的一致性。子块体的DDA 方法可以对试件初始裂纹的产生、扩展、贯穿破坏进行较好的模拟。Dai 等［45］利用流形元法对PBX 模拟材料在方形和楔形两种加载头加载下准静态Punch Loading 实验进行了数值模拟，分析了加载头形状对剪切带形成和裂纹扩展的影响。
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2023-06-27
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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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高聚物黏结炸药损伤断裂的意义研究详细阅读
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
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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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结构损伤多尺度模拟案例-数值模拟成果详细阅读
本节将展示一个典型的混凝土试样由微裂纹扩展导致破坏的数值模拟案例，以说明所提出的混凝土细观多裂纹模型可以有效地模拟混凝土中裂纹扩展导致构件破坏的全过程。图3.20混凝土单轴拉伸试样对任何一种混凝土配比，将随机产生8～10个数值分析的试样。图3.21微裂纹扩展导致试样破坏的全过程模拟如图3.21是试样初始状态下的裂纹分布状。......
2023-08-26
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2023-06-27
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