撞击作用下PBX炸药响应过程的宏—细观数值模拟

发布时间：2021-08-21 18:02

　　本文以高聚物粘结炸药为研究对象，采用有限元显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA从宏观和细观角度对其在低速撞击作用下的变形、损伤和破坏过程进行了数值模拟。主要研究成果如下：1、建立了落锤和霍普金森两种实验的计算模型，炸药采用带损伤裂纹的Winfrith本构模型，对PBX炸药低速撞击下裂纹的起裂、扩展和破坏等力学响应进行了计算。计算结果和实验吻合较好。计算发现炸药主要在剪切和拉伸作用下产生破坏。2、计算分析了不同应变率、冲头形状以及长宽比对PBX炸药变形场，应力场和损伤区的影响。计算发现损伤度随应变率的增加先线性增大，随后基本不变；平头冲头形成剪切和拉伸损伤，而圆头和尖头冲头主要形成拉伸损伤；长宽比越大，炸药越容易发生拉剪破坏。3、通过编写随机分布程序，建立了圆形颗粒随机分布细观模型，基于扫描电镜图像，经过数字图像处理建立了炸药真实结构细观模型，结合节点分离方法对动态拉伸和压缩载荷下PBX炸药的细观变形，损伤演化和破坏进行模拟研究，计算得到了应力-应变曲线，有效弹性模量，破坏应力和破坏应变等参数，模拟结果与实验结果吻合较好，验证了模型的有效性。计算得到PBX炸药的有效弹性模量和破坏应... 

【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

实验装置示意图

北京理工大学硕士学位论文弯曲、巴西实验进行了模拟，考察了有预制裂纹和无预制裂纹两种条件，损伤对裂纹扩展过程的影响。还根据实验中的细观力学现象，建立了 PBX 细观力学模型，对 PBX压制过程中颗粒破碎现象进行了模拟。在考虑初始微裂纹损伤的条件下，对 PBX 在拉伸和压缩加载条件下的界面脱粘、颗粒破碎等损伤破坏过程进行了模拟，结果如图 1.2所示。得到的裂纹扩展路径与理论分析和实验观察都比较吻合，在准静态线性加载条件下能够表征 PBX 损伤破坏过程。

图 1.3 受到冲击后炸药的应力分布元与离散元相结合的方法，炸药晶体采结炸药在冲击载荷下的细观变形和 HM发现脱粘现象通常发生在 HMX 颗粒与 PBX 炸药在拉伸载荷下的破坏模式以炸。

【参考文献】：
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3356078