PBX炸药的反应率动力学本构研究

发布时间：2020-07-31 18:58

【摘要】：高聚物粘结炸药PBX(Plastic bonded explosive)是一种特殊的非均质炸药,由于其易于加工以及爆轰威力强大而被广泛应用于各国的军事武器中。PBX炸药作为钻地弹等炸弹的内部装药其工作时必然会受到强烈的冲击波作用,在加工或运输等过程中也会受到冲击载荷等作用。在常规武器中,理想情况是其在受到较小的冲击波作用就能起爆以增大杀伤力,而在加工运输或者钻地武器中又希望其能够承受一定的冲击载荷而不发生爆炸,故对PBX凝聚炸药的冲击起爆特性研究意义重大。PBX凝聚炸药的反应率本构模型能够很好反映这种特殊材料的冲击爆轰性能,也是利用数值模拟等技术研究PBX炸药起爆过程的必不可少的材料模型,故本文将PBX凝聚炸药的反应率动力学本构作为研究的核心内容。本文的主要研究内容如下:首先,本文介绍了PBX凝聚炸药动力学本构模型的基本理论,包括未反应炸药和反应产物的状态方程、单温模型混合法则以及常见得反应率本构模型等,为理论分析做好铺垫。其次,本文自主设计了拉格朗日实验加载装置,并顺利完成了拉格朗日实验,测得到了药柱冲击起爆过程中不同拉式位置的压力时程曲线。另外本文在实验部分装置(如触发探针等)设计方面取得了一些原创性的成果。再次,本文基于实验测量结果采用拉式分析方法得到了PBX炸药的点火增长方程参数。计算中引入路径线法提高了计算精度,并以差分代替积分编制了MATLAB计算程序,求得了起爆流场的质速、比容和内能等物理量时程曲线。采用单温模型和混合法则引入了反应度并建立了反应度与起爆流场物理量之间的关系,通过求解方程组,获得了起爆流场的反应度时程曲线。利用反应度获得了反应率曲线,从而对反应率方程中的参数进行标定。最后,本文采用大型显式非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,利用拉式方法标定的PBX炸药的本构模型参数对冲击起爆实验进行了数值模拟。数值模拟获得的拉式位置的压力时程曲线与实验曲线基本吻合,验证了本文所标定的三项式点火增长方程参数的正确性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ560.1

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本文编号：2776872