PBX造型粉的致密化行为与密度演化规律研究
发布时间：2020-06-30 10:44
【摘要】：高聚物粘结炸药(PBX)在武器弹药领域中应用广泛,造型粉的致密化压制成型是炸药部件制造过程的关键工序,最终的成型密度直接影响着PBX炸药的力学、爆轰及安全性能,是表征成型质量的关键参数。随着炸药新配方的不断涌现,采用传统工艺试验确定压制成型工艺参数的方式已越来越不能满足工程实践的需求,如何依据造型粉颗粒聚集体的自身特性经济高效地确定成型工艺参数已成为一个重要的制造工艺学课题。研究造型粉颗粒聚集体的致密化行为及其在压制成型中的密度演化规律,对于评价造型粉的可压性和实现工艺参数与期望密度间的双向预测具有重要意义。本文在广泛调研国内外研究工作的基础上,针对以下两个不足予以展开:一是目前致密化行为的研究工作主要集中于压制成型后离线采集分析样品的物理/力学信息,对压制成型过程中的行为特征认识不足的问题;二是现有工作尚未令人满意地描述出PBX造型粉颗粒致密化成型过程中的密度演化规律,更多地只是关注成型工艺参数对最终密度的唯象影响,实现压制工艺参数与最终成型密度的双向预测缺乏有效方法的问题。本研究提出视PBX造型粉颗粒聚集体的致密化压制成型过程为压制工艺参数诱导下的密度演化历程,采用实验测试、数值模拟和理论分析相结合的方式对致密化行为及其密度演化规律进行了研究,主要的结论与创新如下:强度参数、弹性模量、加载速度和颗粒数等对造型粉的致密化过程离散元数值模拟结果都有显著影响,面向工程实践的计算中需要根据宏观实验结果进行修正,研究中基于实验测得的不同温度/工艺参数下的载荷-位移曲线,确定了一套适用于致密化过程的离散元数值模拟参数体系,获得了数值模拟输出与宏观实验结果匹配前提下的力链演变、接触对演变和破裂数演变等造型粉致密化流动变形特征,增强了对致密化压制成型过程中的力学行为认识,掌握的数值模拟方法可用于类似材料/类似工况的力学行为特征研究;同时根据不同压制成型工艺参数下的系列实验结果,采用函数拟合和机器学习(SVM)两种途径,分别了描述了包括加载-卸载-回复三个阶段在内的整个致密化压制成型历程下的密度演化规律,在原理上实现了压制工艺参数与最终期望密度间的双向预测计算,为PBX炸药造型粉的可压性评价和压制工艺参数确定提供了方法参考和数据支撑,掌握的机器学习还可运用于其它包括但不仅限于的力学实验曲线数据规律的挖掘。需要指出,本研究还存在造型粉致密化的离散元数值模拟中未考虑粘结剂等高分子材料的相变,以及因为真实工艺参数不便公开和模压/等静压的固有差异,本研究得到的模型参数取值直接应用于工程实践可能存在不可预见误差的问题。
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ560.1
【图文】：
（压力、温度、循环次数、保压时间、松弛时间等）压制了不同密度的炸药，研宄它们逡逑力学性能与成型密度和成型工艺参数的关系，发现随着成型ＰＢＸ药件密度的增加，拉逡逑伸性能和压缩性能逐渐增加（图１．１）。逡逑同时，涂小珍等［５］在对某ＴＡＴＢ基ＰＢＸ在成型密度指标范围内不同密度下的拉伸力逡逑学性能进行了测试后，发现在高温４５°Ｃ测得５发不同密度ＰＢＸ试件的拉伸模量和拉伸逡逑破坏应变随密度变化不明显，拉伸强度均值均随密度增大而呈增大趋势（表１．１），用逡逑扫描电镜对拉伸断面进行观察发现ＰＢＸ密度越高，粘结剂脱粘现象越少。０１ｉｎｇｅｒ［８］在一逡逑系列对ＰＢＸ造型粉的压制试验研宄中发现压制温度升高和延长保压时间均会提升成型逡逑ＰＢＸ的拉伸强度，间接地证明了密度和拉伸强度的关系，分析认为密度高的ＰＢＸ在压逡逑制过程中选用了较为完善的工艺和方法，粘结剂在局部充分流动混合，并与炸药颗粒逡逑相紧密结合，粘结剂的润滑作用减小了颗粒间的摩擦力，促进了颗粒的流动和重排，减逡逑１逡逑
逡逑图１．２邋１３８ＭＰａ，邋９（ＴＣ下经１０分钟模压成型的ＰＢＸ９５０１的密度分布图丨８丨逡逑r>画Q姍疲撸荩蓿掊义希桑桑龋桑忮义贤迹保冲澹保常福停校幔澹梗ǎ裕玫染惭寡怪蒲访芏确植钾樱卞义纤淙坏染惭棺耙┘际跤泻芏嘤诺悖堑染惭构ひ招枰幌盗械母ㄖ爸茫ǜ咔慷儒义细种埔貉棺爸谩⒁貉估酢⒓费菇橹嗜萜鳌⒏丛拥母哐构艿老低澈透髦植饬孔爸玫龋校荩义仙璞负鸵瞧骷鄹窀撸ひ崭丛樱芷诔げ⑶也吠庑我话愣疾还嬖颍┲髁襄义系纳杓菩枰粲醒顾鹾图庸び嗔浚猿尚鸵┲剐枰卸危实停杀靖撸郏玻矗荨ｅ义献嫉染惭钩尚图际酰渤莆鸾旱染惭钩尚停ǎ颍酰猓猓澹蝈澹椋螅铮螅簦幔簦椋沐澹穑颍澹螅螅椋睿纾遥桑校┦腔诟帜ｅ义涎怪粕璞父慕吹募际酰捎媚谕饬街帜＞撸獠阄帜＃诓阄菥鹊染惭沽﹀义系牡越橹剩ㄒ话阄铣上鸾海
本文编号：2735218
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ560.1
【图文】：
（压力、温度、循环次数、保压时间、松弛时间等）压制了不同密度的炸药，研宄它们逡逑力学性能与成型密度和成型工艺参数的关系，发现随着成型ＰＢＸ药件密度的增加，拉逡逑伸性能和压缩性能逐渐增加（图１．１）。逡逑同时，涂小珍等［５］在对某ＴＡＴＢ基ＰＢＸ在成型密度指标范围内不同密度下的拉伸力逡逑学性能进行了测试后，发现在高温４５°Ｃ测得５发不同密度ＰＢＸ试件的拉伸模量和拉伸逡逑破坏应变随密度变化不明显，拉伸强度均值均随密度增大而呈增大趋势（表１．１），用逡逑扫描电镜对拉伸断面进行观察发现ＰＢＸ密度越高，粘结剂脱粘现象越少。０１ｉｎｇｅｒ［８］在一逡逑系列对ＰＢＸ造型粉的压制试验研宄中发现压制温度升高和延长保压时间均会提升成型逡逑ＰＢＸ的拉伸强度，间接地证明了密度和拉伸强度的关系，分析认为密度高的ＰＢＸ在压逡逑制过程中选用了较为完善的工艺和方法，粘结剂在局部充分流动混合，并与炸药颗粒逡逑相紧密结合，粘结剂的润滑作用减小了颗粒间的摩擦力，促进了颗粒的流动和重排，减逡逑１逡逑
逡逑图１．２邋１３８ＭＰａ，邋９（ＴＣ下经１０分钟模压成型的ＰＢＸ９５０１的密度分布图丨８丨逡逑r>画Q姍疲撸荩蓿掊义希桑桑龋桑忮义贤迹保冲澹保常福停校幔澹梗ǎ裕玫染惭寡怪蒲访芏确植钾樱卞义纤淙坏染惭棺耙┘际跤泻芏嘤诺悖堑染惭构ひ招枰幌盗械母ㄖ爸茫ǜ咔慷儒义细种埔貉棺爸谩⒁貉估酢⒓费菇橹嗜萜鳌⒏丛拥母哐构艿老低澈透髦植饬孔爸玫龋校荩义仙璞负鸵瞧骷鄹窀撸ひ崭丛樱芷诔げ⑶也吠庑我话愣疾还嬖颍┲髁襄义系纳杓菩枰粲醒顾鹾图庸び嗔浚猿尚鸵┲剐枰卸危实停杀靖撸郏玻矗荨ｅ义献嫉染惭钩尚图际酰渤莆鸾旱染惭钩尚停ǎ颍酰猓猓澹蝈澹椋螅铮螅簦幔簦椋沐澹穑颍澹螅螅椋睿纾遥桑校┦腔诟帜ｅ义涎怪粕璞父慕吹募际酰捎媚谕饬街帜＞撸獠阄帜＃诓阄菥鹊染惭沽﹀义系牡越橹剩ㄒ话阄铣上鸾海
本文编号：2735218
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