基于数字图像相关方法的PBX断裂行为研究
发布时间：2020-12-14 07:56
高聚物粘结炸药（polymer-bonded explosive,PBX）是由一种或多种单质炸药与高聚物粘结剂等组成的高能混合炸药的统称,PBX在武器装药中扮演着重要角色。PBX材料的力学行为直接影响到武器装药的安全性和可靠性,其中裂纹引起的断裂破坏在PBX力学性能研究中有着重要的现实意义。为了认识PBX的断裂破坏特性并建立测定其断裂韧性的便捷有效的实验方法。本文借助数字图像相关方法（digital image correlation method, DICM）和高速摄影技术,选取某TATB基压装PBX作为实验材料,研究了其在应变集中下的拉伸断裂行为,并通过半圆盘弯曲实验测定了材料的准静态断裂韧性,还对PBX的动态起裂韧性实验测定进行了初步研究。设计了一种带孔板试样,研究其在准静态拉伸条件下的断裂行为特性。借助数字图像相关方法进行应变场分析,试样在中心圆孔处发生I型裂纹控制的脆性断裂,并就小孔对应变场的分布进行了深入的研究和讨论。研究表明,材料的不均匀性和微观缺陷是应变非理想分布的原因；圆孔处的应变集中是试样破坏的主导因素,而孔周的缺陷会严重劣化试样的强度。通过半圆盘弯曲实验测定了材料...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．３数字图像采集系统简示??在图像采集过程中，一般使用的都是固定式相机，相机的调整是非常关键的
因此ＳＨＰＢ也被称为Ｋｏｌｓｋｙ杆，这一碌呼在北美学界仍广为沿用。??典型的ＳＨＰＢ系统至少由加载装置、杆件和数据采集及记录系统Ｈ部分姐成，??参见图２．４ｌ７６Ｌ对于加载系统，基本的要求包括可控性、稳定性及可重复性，实验室??环境中最常用的加载方式就是使用气阀驱动子弹（ｓｔｒｉｋｅｒ）实现冲击加载。杆件部分??包括入射杆、透射杆，Ｗ及非必须的吸收杆和阻尼器，习惯上也将加载用的子弹算作??杆件的一部分。杆件村料要求为具有较高屈服强度的线弹性村料为佳，常用材料包括??铅、钢等。为了使应力波在杆中的传播理想的一维情况，要求各杆件都是理想的均匀??直杆，且各杆的轴线也应当在一条直线上，一般的ＳＨＰＢ都有配套的底座系统来保证??杆间的对屯、关系。试样就被夹持在入射杆和透射杆之间，在实验中也应当确保试样的??中轴线与加载轴向一致。数据采集一般都是通过贴在入射杆和透射杆表面的应变片完??成，采集信号一般还需要通过惠斯通桥接（Ｗｈｅａｔｓｔｏｎｅ?Ｂｒｉｄｇｅ）和放大器放大，处理过??的电信号通过示波器或计算机控制台进行模／数转换为数字信号进行记录。??Ｌｏａｄｉｎｇ?Ｄｅｖｉｃｅ?Ｂａｒ?Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ???Ｇａｓ?Ｇｗ?Ｓｔｒｉｋｅｒ?ＩｎｃＫｌｅｎｔ?Ｂａｒ?Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?Ｂａｒ?Ｍｏｍｅｎ化ｍ?Ｂａｒ?｜???［?）?Ｐ?ｔｆ?Ｉ?■??抑钟。５＂＾。手?ｉｎ?Ｇａｇｅ；??ＷＴｉ
各试样均在拉伸载荷下发生瞬间破坏，断裂成两半，断裂前图像中无可见的裂纹??或损伤痕迹。各试样断裂方向一致，均沿通过小孔圆屯、的方向发生断裂，试样１和试??样３的典型断裂形貌在图３．２中给出，右侧小图为试样１断口截面，可见各试样的断??裂方向齐整，断口也较为平整并无明显的凸起或毛刺。此外，断裂试样除断日外均无??其他显著破坏或损伤痕迹。??表３．１各试样关键几何参数及最大载荷??ｓｐｅｃｉｍｅｎ?Ｎｏ．?ｗｉｄ出?／ｍｍ?化ｉｃｋｎｅｓｓ?／ｍｍ?ｈｏｌｅ?ｄｉａｍｅｔｅｒ?／ｍｍ?ｍａｘ?ｌｏａｄ?／Ｎ??１?２４．０６?６．０３?７．８４?５５７??２?２４．１５?６．０３?７．７８?４８９??３?２４．０４?６．０７?８．０２?６１５??４?２４．０５?６．０９?８．０１?５００??５?２４．０５?６．０７?８．０１?５４７??Ｎｏｔｅ：?Ｎｏ．?１＆２?ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?ｆｉｘｔｕｒｅ；?Ｎｏ．３－５?ｃｕｓＵ）ｍｉｚｅｄ?ｈａｎｇｉｎｇ－ｆｉｘｔｕｒｅ．??图３．３给出了典型的载荷－时间曲线（试样２），由载荷－时间关系和断日形貌可判断??试样发生脆性断裂，且变形过程中应力应变关系呈准线性关系，没有明显的屈服或塑?
【参考文献】：
期刊论文
[1]TATB基PBX的单轴主特征破坏参数识别研究[J]. 唐维,颜熹琳,李明,温茂萍,刘彤,章定国. 含能材料. 2015(08)
[2]动态SCB实验技术的数值模拟研究[J]. 巫绪涛,耿宁宁,李和平. 应用力学学报. 2013(06)
[3]RDX晶体的破碎与细观断裂行为[J]. 李明,陈天娜,庞海燕,黄明. 含能材料. 2013(02)
[4]PBX炸药的拉伸断裂损伤分析[J]. 李俊玲,傅华,谭多望,卢芳云. 爆炸与冲击. 2011(06)
[5]RDX和HMX单晶的压痕断裂韧性[J]. 王东冬,舒远杰,李明,陈天娜,康彬,宋绵新. 火炸药学报. 2011(01)
[6]PBX材料宏细观断裂行为的数字散斑相关法实验研究[J]. 周忠彬,陈鹏万,黄风雷. 高压物理学报. 2011(01)
[7]分离式Hopkinson压杆实验技术研究进展[J]. 陈荣,卢芳云,林玉亮,赵鹏铎,李俊玲,夏开文. 力学进展. 2009(05)
[8]Hopkinson压杆实验技术的应用进展[J]. 胡时胜. 实验力学. 2005(04)
[9]PBX平面应变断裂韧度随温度的变化规律[J]. 温茂萍,庞海燕,田勇,李敬明. 火炸药学报. 2005(03)
[10]SHPB数据处理中的二波法与三波法[J]. 宋力,胡时胜. 爆炸与冲击. 2005(04)
博士论文
[1]一种PBX炸药试样在复杂应力动态加载下的力学性能实验研究[D]. 陈荣.国防科学技术大学 2010
[2]PBX的损伤、断裂及本构关系研究[D]. 罗景润.中国工程物理研究院 2001
本文编号：2916104
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．３数字图像采集系统简示??在图像采集过程中，一般使用的都是固定式相机，相机的调整是非常关键的
因此ＳＨＰＢ也被称为Ｋｏｌｓｋｙ杆，这一碌呼在北美学界仍广为沿用。??典型的ＳＨＰＢ系统至少由加载装置、杆件和数据采集及记录系统Ｈ部分姐成，??参见图２．４ｌ７６Ｌ对于加载系统，基本的要求包括可控性、稳定性及可重复性，实验室??环境中最常用的加载方式就是使用气阀驱动子弹（ｓｔｒｉｋｅｒ）实现冲击加载。杆件部分??包括入射杆、透射杆，Ｗ及非必须的吸收杆和阻尼器，习惯上也将加载用的子弹算作??杆件的一部分。杆件村料要求为具有较高屈服强度的线弹性村料为佳，常用材料包括??铅、钢等。为了使应力波在杆中的传播理想的一维情况，要求各杆件都是理想的均匀??直杆，且各杆的轴线也应当在一条直线上，一般的ＳＨＰＢ都有配套的底座系统来保证??杆间的对屯、关系。试样就被夹持在入射杆和透射杆之间，在实验中也应当确保试样的??中轴线与加载轴向一致。数据采集一般都是通过贴在入射杆和透射杆表面的应变片完??成，采集信号一般还需要通过惠斯通桥接（Ｗｈｅａｔｓｔｏｎｅ?Ｂｒｉｄｇｅ）和放大器放大，处理过??的电信号通过示波器或计算机控制台进行模／数转换为数字信号进行记录。??Ｌｏａｄｉｎｇ?Ｄｅｖｉｃｅ?Ｂａｒ?Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ???Ｇａｓ?Ｇｗ?Ｓｔｒｉｋｅｒ?ＩｎｃＫｌｅｎｔ?Ｂａｒ?Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?Ｂａｒ?Ｍｏｍｅｎ化ｍ?Ｂａｒ?｜???［?）?Ｐ?ｔｆ?Ｉ?■??抑钟。５＂＾。手?ｉｎ?Ｇａｇｅ；??ＷＴｉ
各试样均在拉伸载荷下发生瞬间破坏，断裂成两半，断裂前图像中无可见的裂纹??或损伤痕迹。各试样断裂方向一致，均沿通过小孔圆屯、的方向发生断裂，试样１和试??样３的典型断裂形貌在图３．２中给出，右侧小图为试样１断口截面，可见各试样的断??裂方向齐整，断口也较为平整并无明显的凸起或毛刺。此外，断裂试样除断日外均无??其他显著破坏或损伤痕迹。??表３．１各试样关键几何参数及最大载荷??ｓｐｅｃｉｍｅｎ?Ｎｏ．?ｗｉｄ出?／ｍｍ?化ｉｃｋｎｅｓｓ?／ｍｍ?ｈｏｌｅ?ｄｉａｍｅｔｅｒ?／ｍｍ?ｍａｘ?ｌｏａｄ?／Ｎ??１?２４．０６?６．０３?７．８４?５５７??２?２４．１５?６．０３?７．７８?４８９??３?２４．０４?６．０７?８．０２?６１５??４?２４．０５?６．０９?８．０１?５００??５?２４．０５?６．０７?８．０１?５４７??Ｎｏｔｅ：?Ｎｏ．?１＆２?ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?ｆｉｘｔｕｒｅ；?Ｎｏ．３－５?ｃｕｓＵ）ｍｉｚｅｄ?ｈａｎｇｉｎｇ－ｆｉｘｔｕｒｅ．??图３．３给出了典型的载荷－时间曲线（试样２），由载荷－时间关系和断日形貌可判断??试样发生脆性断裂，且变形过程中应力应变关系呈准线性关系，没有明显的屈服或塑?
【参考文献】：
期刊论文
[1]TATB基PBX的单轴主特征破坏参数识别研究[J]. 唐维,颜熹琳,李明,温茂萍,刘彤,章定国. 含能材料. 2015(08)
[2]动态SCB实验技术的数值模拟研究[J]. 巫绪涛,耿宁宁,李和平. 应用力学学报. 2013(06)
[3]RDX晶体的破碎与细观断裂行为[J]. 李明,陈天娜,庞海燕,黄明. 含能材料. 2013(02)
[4]PBX炸药的拉伸断裂损伤分析[J]. 李俊玲,傅华,谭多望,卢芳云. 爆炸与冲击. 2011(06)
[5]RDX和HMX单晶的压痕断裂韧性[J]. 王东冬,舒远杰,李明,陈天娜,康彬,宋绵新. 火炸药学报. 2011(01)
[6]PBX材料宏细观断裂行为的数字散斑相关法实验研究[J]. 周忠彬,陈鹏万,黄风雷. 高压物理学报. 2011(01)
[7]分离式Hopkinson压杆实验技术研究进展[J]. 陈荣,卢芳云,林玉亮,赵鹏铎,李俊玲,夏开文. 力学进展. 2009(05)
[8]Hopkinson压杆实验技术的应用进展[J]. 胡时胜. 实验力学. 2005(04)
[9]PBX平面应变断裂韧度随温度的变化规律[J]. 温茂萍,庞海燕,田勇,李敬明. 火炸药学报. 2005(03)
[10]SHPB数据处理中的二波法与三波法[J]. 宋力,胡时胜. 爆炸与冲击. 2005(04)
博士论文
[1]一种PBX炸药试样在复杂应力动态加载下的力学性能实验研究[D]. 陈荣.国防科学技术大学 2010
[2]PBX的损伤、断裂及本构关系研究[D]. 罗景润.中国工程物理研究院 2001
本文编号：2916104
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