高转速下PBX模拟材料的力学性能研究
发布时间：2021-01-02 21:02
炸药的力学性能不仅与武器的生存能力及使用寿命密切相关,还会进一步影响其爆轰性能。弹丸在身管内运动时除了受到轴向的推进力,还受到膛线的作用产生高速旋转。据此展开了高速旋转下PBX药柱的径向动态力学特性研究,获得了PBX药柱的径向力学响应规律,为药柱的安定性研究提供数据。推导了不同半径处变形量和转速关系,获得了PBX模拟材料的变形量—转速关系曲线；运用ANSYS软件仿真分析,得到了PBX模拟材料在不同加速度下的变形量与变形区域；仿真结果表明,高速旋转下PBX模拟材料的变形量从试样中心到边缘呈先增大后减小趋势,并具有滞后性。对比分析了现有大应变测试方法特点及其在高转速下PBX模拟材料应变测试的可行性,确定选取高速摄影法用于PBX模拟材料径向和轴向的应变测试。针对常规数字相关法全局搜索耗时长问题,采用数字标记点与数字相关法结合方法进行应变分析计算,并对其计算精度进行了分析与验证。针对PBX模拟材料动态力学特性试验要求,设计了高速旋转台架,组建了PBX模拟材料动态力学特性试验系统。采用立式台架、试样直接与主轴相连以及加强斜支撑固定等方法,解决了高速旋转下共振和转盘晃动问题；分析了相机安装、试样制...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 PBX力学性能研究方法现状
1.2.2 药柱动态应变的测试方法现状
1.3 论文主要内容及结构安排
2 高转速下PBX模拟材料径向变形理论和仿真分析
2.1 PBX模拟材料径向变形理论
2.2 基于ANSYS的PBX模拟材料的力学性能分析
2.2.1 ANSYS中粘弹性材料属性
2.2.2 PBX模拟材料的Prony级数形式
2.2.3 PBX模拟材料仿真模型建立与载荷条件
2.2.4 PBX模拟材料仿真结果与分析
2.3 本章小结
3 PBX模拟材料径向应变测试方法研究
3.1 PBX模拟材料应变特点和测试特殊性
3.2 PBX模拟材料应变测量方法分析
3.2.1 电学法测PBX模拟材料应变可行性分析
3.2.2 数字摄影法测PBX模拟材料应变可行性分析
3.3 基于图像法的PBX模拟材料径向应变测试原理
3.3.1 标记点法
3.3.2 数字图像相关法
3.4 标记点数字图像相关法实现步骤
3.4.1 标记点区域的提取
3.4.2 标记点区域形心坐标的获取
3.4.3 亚像素位移的求取
3.5 标记点数字图像相关法计算精度分析
3.6 本章小结
4 高转速下PBX模拟材料力学性能试验系统设计
4.1 试验系统原理与组成
4.2 PBX模拟材料试验样品设计
4.2.1 PBX模拟材料试验样品尺寸设计
4.2.2 专用转盘设计
4.2.3 PBX模拟材料试验样品制作
4.2.4 标记点的尺寸与位置设计
4.3 PBX模拟材料高转速试验平台设计
4.3.1 高转速试验台工作原理
4.3.2 高速电主轴选型
4.3.3 高速电主轴选型
4.4 高转速下PBX模拟材料力学响应测试系统设计
4.5 PBX模拟材料力学性能测试系统误差分析
4.5.1 相机和转盘安装带来的误差
4.5.2 转盘扭动带来的误差
4.5.3 试样制作带来的误差
4.5.4 数据处理与判读带来的误差
4.5.5 测试系统误差合成
4.6 本章小结
5 PBX模拟材料力学性能试验研究
5.1 PBX模拟材料高速旋转试验研究
5.2 恒定转速下PBX模拟材料的力学性能分析
5.2.1 恒定转速下PBX模拟材料力学性能重复性分析
5.2.2 恒定转速不同直径的PBX模拟材料的力学分析
5.3 加速下PBX模拟材料的力学性能分析
5.3.1 加速条件下PBX模拟材料力学性能重复性分析
5.3.2 加速条件下不同尺寸PBX模拟材料力学性能分析
5.3.3 加速条件下不同加速度的PBX模拟材料力学性能分析
5.4 PBX模拟材料轴向力学性能分析
5.5 仿真结果与实验结果对比分析
5.5.1 不同半径处的变形对比分析
5.5.2 不同加载条件下的变形对比分析
5.6 本章小结
6 结束语
6.1 工作总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]RDX基PBX炸药在被动围压下的力学性能[J]. 屈可朋,沈飞,肖玮,苏健军. 火炸药学报. 2014(02)
[2]某含铝PBX压缩性能的应变率与温度效应[J]. 陈丁丁,卢芳云,林玉亮,蒋邦海. 高压物理学报. 2013(03)
[3]数字图像相关法测量金属薄板焊接的全场变形[J]. 胡浩,梁晋,唐正宗,卢岗. 光学精密工程. 2012(07)
[4]PBX炸药概述及其发展与前景[J]. 吴凯,刘玉存,刘仕瑞. 山西化工. 2012(02)
[5]改性双基推进剂药柱表面静动态应变测量方法[J]. 张建彬,鞠玉涛,孟红磊,周长省. 南京理工大学学报. 2011(05)
[6]被动围压下PBX的冲击动态力学性能[J]. 蓝林钢,温茂萍,李明,庞海燕,敬仕明. 火炸药学报. 2011(04)
[7]HTPB推进剂老化断裂性能试验[J]. 常新龙,余堰峰,张有宏,龙兵. 推进技术. 2011(04)
[8]三种PBX炸药的动态拉伸力学性能[J]. 赵玉刚,傅华,李俊玲,陈荣,文尚刚. 含能材料. 2011(02)
[9]国产HTPB复合固体推进剂Ⅰ-Ⅱ型裂纹断裂性能实验研究[J]. 张亚,强洪夫,杨月诚. 含能材料. 2007(04)
[10]PBX代用材料动态力学行为和微观结构的实验研究[J]. 张鹏,赵峰,白树林,傅缤,张国华. 高压物理学报. 2007(01)
博士论文
[1]数字图像相关及其在若干工程测试中的应用[D]. 张蕊.华南理工大学 2011
[2]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
[3]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
硕士论文
[1]高速旋转机械动态应力应变测量方法的研究[D]. 邓天华.北京工业大学 2013
[2]基于数字图像相关的旋转物体测量技术研究[D]. 王强.上海大学 2013
[3]底排超高速旋转试验台设计及燃烧特性的初步研究[D]. 朱玉叶.南京理工大学 2013
[4]药柱大应变测量方法研究[D]. 阮晓峰.南京理工大学 2012
[5]基于聚合物光纤的超大应变测量技术研究[D]. 贾相飞.天津大学 2010
[6]图像处理技术在结构应变测量中的应用[D]. 蒋帮云.华中科技大学 2007
[7]高速旋转固体火箭发动机内流场研究[D]. 张亚林.南京理工大学 2005
[8]数字标记点图像相关测量方法及其应用研究[D]. 夏赣民.天津大学 2004
本文编号：2953636
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 PBX力学性能研究方法现状
1.2.2 药柱动态应变的测试方法现状
1.3 论文主要内容及结构安排
2 高转速下PBX模拟材料径向变形理论和仿真分析
2.1 PBX模拟材料径向变形理论
2.2 基于ANSYS的PBX模拟材料的力学性能分析
2.2.1 ANSYS中粘弹性材料属性
2.2.2 PBX模拟材料的Prony级数形式
2.2.3 PBX模拟材料仿真模型建立与载荷条件
2.2.4 PBX模拟材料仿真结果与分析
2.3 本章小结
3 PBX模拟材料径向应变测试方法研究
3.1 PBX模拟材料应变特点和测试特殊性
3.2 PBX模拟材料应变测量方法分析
3.2.1 电学法测PBX模拟材料应变可行性分析
3.2.2 数字摄影法测PBX模拟材料应变可行性分析
3.3 基于图像法的PBX模拟材料径向应变测试原理
3.3.1 标记点法
3.3.2 数字图像相关法
3.4 标记点数字图像相关法实现步骤
3.4.1 标记点区域的提取
3.4.2 标记点区域形心坐标的获取
3.4.3 亚像素位移的求取
3.5 标记点数字图像相关法计算精度分析
3.6 本章小结
4 高转速下PBX模拟材料力学性能试验系统设计
4.1 试验系统原理与组成
4.2 PBX模拟材料试验样品设计
4.2.1 PBX模拟材料试验样品尺寸设计
4.2.2 专用转盘设计
4.2.3 PBX模拟材料试验样品制作
4.2.4 标记点的尺寸与位置设计
4.3 PBX模拟材料高转速试验平台设计
4.3.1 高转速试验台工作原理
4.3.2 高速电主轴选型
4.3.3 高速电主轴选型
4.4 高转速下PBX模拟材料力学响应测试系统设计
4.5 PBX模拟材料力学性能测试系统误差分析
4.5.1 相机和转盘安装带来的误差
4.5.2 转盘扭动带来的误差
4.5.3 试样制作带来的误差
4.5.4 数据处理与判读带来的误差
4.5.5 测试系统误差合成
4.6 本章小结
5 PBX模拟材料力学性能试验研究
5.1 PBX模拟材料高速旋转试验研究
5.2 恒定转速下PBX模拟材料的力学性能分析
5.2.1 恒定转速下PBX模拟材料力学性能重复性分析
5.2.2 恒定转速不同直径的PBX模拟材料的力学分析
5.3 加速下PBX模拟材料的力学性能分析
5.3.1 加速条件下PBX模拟材料力学性能重复性分析
5.3.2 加速条件下不同尺寸PBX模拟材料力学性能分析
5.3.3 加速条件下不同加速度的PBX模拟材料力学性能分析
5.4 PBX模拟材料轴向力学性能分析
5.5 仿真结果与实验结果对比分析
5.5.1 不同半径处的变形对比分析
5.5.2 不同加载条件下的变形对比分析
5.6 本章小结
6 结束语
6.1 工作总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]RDX基PBX炸药在被动围压下的力学性能[J]. 屈可朋,沈飞,肖玮,苏健军. 火炸药学报. 2014(02)
[2]某含铝PBX压缩性能的应变率与温度效应[J]. 陈丁丁,卢芳云,林玉亮,蒋邦海. 高压物理学报. 2013(03)
[3]数字图像相关法测量金属薄板焊接的全场变形[J]. 胡浩,梁晋,唐正宗,卢岗. 光学精密工程. 2012(07)
[4]PBX炸药概述及其发展与前景[J]. 吴凯,刘玉存,刘仕瑞. 山西化工. 2012(02)
[5]改性双基推进剂药柱表面静动态应变测量方法[J]. 张建彬,鞠玉涛,孟红磊,周长省. 南京理工大学学报. 2011(05)
[6]被动围压下PBX的冲击动态力学性能[J]. 蓝林钢,温茂萍,李明,庞海燕,敬仕明. 火炸药学报. 2011(04)
[7]HTPB推进剂老化断裂性能试验[J]. 常新龙,余堰峰,张有宏,龙兵. 推进技术. 2011(04)
[8]三种PBX炸药的动态拉伸力学性能[J]. 赵玉刚,傅华,李俊玲,陈荣,文尚刚. 含能材料. 2011(02)
[9]国产HTPB复合固体推进剂Ⅰ-Ⅱ型裂纹断裂性能实验研究[J]. 张亚,强洪夫,杨月诚. 含能材料. 2007(04)
[10]PBX代用材料动态力学行为和微观结构的实验研究[J]. 张鹏,赵峰,白树林,傅缤,张国华. 高压物理学报. 2007(01)
博士论文
[1]数字图像相关及其在若干工程测试中的应用[D]. 张蕊.华南理工大学 2011
[2]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
[3]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
硕士论文
[1]高速旋转机械动态应力应变测量方法的研究[D]. 邓天华.北京工业大学 2013
[2]基于数字图像相关的旋转物体测量技术研究[D]. 王强.上海大学 2013
[3]底排超高速旋转试验台设计及燃烧特性的初步研究[D]. 朱玉叶.南京理工大学 2013
[4]药柱大应变测量方法研究[D]. 阮晓峰.南京理工大学 2012
[5]基于聚合物光纤的超大应变测量技术研究[D]. 贾相飞.天津大学 2010
[6]图像处理技术在结构应变测量中的应用[D]. 蒋帮云.华中科技大学 2007
[7]高速旋转固体火箭发动机内流场研究[D]. 张亚林.南京理工大学 2005
[8]数字标记点图像相关测量方法及其应用研究[D]. 夏赣民.天津大学 2004
本文编号：2953636
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/2953636.html
