颗粒炸药撞击力学试验和数值模拟

发布时间：2016-12-02 15:35

  本文关键词：颗粒炸药撞击力学试验和数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

《北京理工大学》 2015年

颗粒炸药撞击力学试验和数值模拟

赵莹  

【摘要】：本文通过对颗粒含能材料和惰性颗粒进行低落高下的落锤试验，利用高速摄影仪捕获含能材料及惰性颗粒的力学响应过程，，光学显微镜对回收样品进行观测，并在试验研究的基础上进行了单颗粒和多颗粒撞击加载的数值模拟研究。研究内容和主要结果如下： 1）低落高撞击的颗粒炸药主要经历颗粒的变形、破碎、逐步粉碎、压实、部分熔化透光、冷却透光性消失等现象。局部熔化范围大小与材料种类、颗粒尺寸形貌相关，相同尺寸的RDX比HMX和惰性食盐颗粒更容易熔化。 2)高速摄影动态图像分析指出，裂纹萌生速度与颗粒形貌和颗粒尺寸相关，颗粒尺寸越大裂纹产生及扩展速率越慢，破碎过程持续时间随颗粒直径的增加而增大。中心部位更易于细碎化且被压实，边缘破碎成小块颗粒。 3）高速摄影和回收样品的光学显微观测，获得了HMX颗粒炸药大量断裂面相互作用和强烈破碎化现象。从而启发我们，大范围的破碎将为后续燃烧提供自由表面积，理论模型要准确描述这类炸药的力化学耦合响应，仅仅考虑不相互作用的裂纹行为是不够的。 4）运用ABAQUS有限元分析软件，分别采用脆性裂纹模型和弹塑性损伤本构，对单颗粒和多颗粒炸药的低速撞击过程进行了数值模拟。脆性裂纹模型模拟的加载时间与试验中的加载时间吻合较好。 5）多颗粒撞击模拟考虑了颗粒间、颗粒与击柱间的摩擦生热与热传导，温升主要来源为塑性功和摩擦功生热，分析了撞击过程中颗粒的变形、应力和温度的分布及演化过程，对局部温升较高的危险点位置进行分析预测。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ560.1
【目录】：

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本文编号：202129