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
高聚物黏结炸药的细观尺度损伤破坏模拟
【摘要】：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
近年来，基于细观力学进行PBX 细观尺寸损伤破坏的仿真正成为新的研究热点，复合材料细观力学的研究多采用代表性体积单元（RVE），体积代表单元在细观尺度上可以反映材料的各组分和细观特征；而对于宏观结构体而言是足够小的，使该体积单元可以反映复合材料的平均性能。在采用代表性体积单元时，国内外学者普遍采用周期性单胞模型［46～48］，对该单元施加载荷及边界条件研究其力学行为［49～51］。在周期性单胞模型中，颗粒夹杂均匀分布在基体中，认为整个宏观结构由同样的单胞模型周期性排列组成。根据研究目的不同，周期性单胞模型主要有单颗粒单胞模型和多颗粒随机分布单胞模型［52～55］。单颗粒单胞模型的特点是建模方便，计算速度快，但过于理想化，而且无法模拟颗粒之间的相互作用。相比而言，多颗粒随机分布单胞模型更加合理地反映复合材料的细观结构，相对地模型建立、网格划分更加复杂，计算速度相对较慢。无论单颗粒单胞模型还是多颗粒单胞模型都是通过理想化假设来控制颗粒的形状和分布，为了使单胞模型更加真实地反映复合材料内部细观形貌和颗粒分布，研究人员将图像处理技术与有限元模型相结合，建立了泰森多边形和基于真实细观结构的有限元模型对PBX 的裂纹起裂、扩展和演化过程进行研究。
Banerjee 等［56，57］用递归法对PBX9501 进行了细观有限元模拟，其中采用了不同颗粒大小、不同组分体积分数的体积代表单元。对比发现，当模型划分为70 000 个六节点单元时，预测的有效模量与实验值相差20%。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。界面破坏具有明显的内聚模型（CZM）特征，其中内聚力－位移本构关系可以反映材料中的不连续性［58，59］。近年来，Geubelle 和Baylor［60］提出的双线性内聚准则受到很多研究者的关注。Zhong 等［61］使用黏聚区模型研究了颗粒与基体之间的脱黏，以及颗粒尺寸对颗粒填充弹性体损伤演化的影响。结果表明，初始脱黏倾向于从大颗粒的边缘开始。Arora 等［62］建立了基于扫描电镜图像的多边形、理想化随机分布圆颗粒的二维有限元模型和球颗粒随机分布的三维有限元模型，结合黏聚单元研究了PBX－1 在拉伸下损伤破坏行为。研究结果表明，材料的力学性能对黏聚区模型参数高度敏感，但是对模型尺寸不敏感。Barua 和Zhou 等［63～68］采用理想化随机分布模型及基于真实细观结构的数字化显微图像模型，采用基于黏聚裂纹模型的CFEM 方法模拟PBX 在冲击作用下的大变形、失效及热点等问题，计算得到了不同颗粒含量下炸药的应力－应变曲线，并基于真实结构的细观模型发现界面脱黏、穿晶断裂以及颗粒相互作用后的温升等细观破坏模式，如图1－5 所示。他们认为，随着HMX 颗粒体积分数的增加，PBX 断裂阈值降低。颗粒尺寸的双峰分布比单峰分布更能改善PBX 的力学性能。Wu 等［69］结合巴西实验和单轴拉伸实验，采用与速率相关的黏弹性黏结定律研究了界面脱黏对PBX 9501 断裂的影响，分析了应变率、界面强度和黏结剂对PBX 力学性能的影响规律。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1－5 PBX 细观破坏模式
1—界面脱黏；2—穿晶断裂；3—颗粒挤压升温
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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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2023-08-26
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高聚物黏结炸药损伤断裂的意义研究详细阅读
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2023-06-27
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结构损伤多尺度模拟：细观损伤演化对连接抗震性详细阅读
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2023-08-26
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2023-08-26
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