PBX模拟炸药的动态力学行为及损伤本构研究

针对实验室开展某些弹药力学响应实验时存在的安全问题,制备了PBX模拟炸药并研究了其力学性能,获得了不同应变率下的力学响应过程,并与PBX9501进行了对比;建立了PBS模拟炸药的广义黏弹性统计损伤本构模型(Vicso-SCRAM),利用有限元ABAQUS中VUMAT模块编写子程序,模拟了PBS模拟炸药的SHPB动态压缩实验,验证了所建立的损伤本构模型的有效性;利用SEM扫描电镜观察了PBS加载前后的细观形貌。结果表明,PBS材料具有明显的应变率效应,且其静态/动态力学性能与压装PBX比较相似;PBS细观结构及损伤形貌与PBX较为相似,在准静态加载条件下PBS材料主要发生黏结剂脱粘,在动态加载条件下则以穿晶断裂为主。

过载环境下炸药装药点火过程的数值模拟

为了揭示炸药装药在过载条件下的点火机制,针对炸药抗过载性能评估装置,采用黏弹性统计裂纹(Visco-SCRAM)模型描述炸药的力学与热学行为,将Visco-SCRAM模型以二次开发的方式嵌入LS-DYNA,通过LS-DYNA对炸药装药在过载条件下的响应过程进行计算,通过炸药抗过载性能评估试验装置对DNAN基熔注炸药(RBHL-1)进行测试。结果表明,DNAN基熔注炸药(RBHL-1)的重锤阈值速度为9.0~9.5m/s,当重锤速度超过阈值速度时,炸药药柱上表面发生点火;点火位置位于炸药装药上表面,重锤速度阈值为9.26m/s;数值模拟与试验结果对比表明,Visco-SCRAM模型能够准确预测炸药的点火位置和重锤阈值速度,说明剪切摩擦是抗过载性能评估试验中炸药的点火机制;同时,提高炸药装药质量及炸药中对含能材料的保护能力是提高炸药抗过载性能的重要手段。

PBX炸药粘弹性统计微裂纹本构模型的改进

基于描述PBX炸药本构关系的粘弹性统计微裂纹模型(Visco-SCRAM),通过修正其微裂纹方向矢量的取值范围、初始缺陷尺寸和体量本构关系,得到模型的改进形式。将改进的模型嵌入有限元程序中,开展PBX炸药JO-9159的平板撞击实验数值模拟研究,讨论了微裂纹数密度参数对计算结果的影响。结合实测曲线,对模型改进前、后的计算结果进行对比和分析。结果表明,改进的模型能够更合理地描述低速冲击下PBX炸药的损伤和破坏。