【摘要】：高聚物粘結(jié)炸藥(PBX)在武器彈藥領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛,造型粉的致密化壓制成型是炸藥部件制造過程的關(guān)鍵工序,最終的成型密度直接影響著PBX炸藥的力學(xué)、爆轟及安全性能,是表征成型質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。隨著炸藥新配方的不斷涌現(xiàn),采用傳統(tǒng)工藝試驗確定壓制成型工藝參數(shù)的方式已越來越不能滿足工程實踐的需求,如何依據(jù)造型粉顆粒聚集體的自身特性經(jīng)濟高效地確定成型工藝參數(shù)已成為一個重要的制造工藝學(xué)課題。研究造型粉顆粒聚集體的致密化行為及其在壓制成型中的密度演化規(guī)律,對于評價造型粉的可壓性和實現(xiàn)工藝參數(shù)與期望密度間的雙向預(yù)測具有重要意義。本文在廣泛調(diào)研國內(nèi)外研究工作的基礎(chǔ)上,針對以下兩個不足予以展開:一是目前致密化行為的研究工作主要集中于壓制成型后離線采集分析樣品的物理/力學(xué)信息,對壓制成型過程中的行為特征認識不足的問題;二是現(xiàn)有工作尚未令人滿意地描述出PBX造型粉顆粒致密化成型過程中的密度演化規(guī)律,更多地只是關(guān)注成型工藝參數(shù)對最終密度的唯象影響,實現(xiàn)壓制工藝參數(shù)與最終成型密度的雙向預(yù)測缺乏有效方法的問題。本研究提出視PBX造型粉顆粒聚集體的致密化壓制成型過程為壓制工藝參數(shù)誘導(dǎo)下的密度演化歷程,采用實驗測試、數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方式對致密化行為及其密度演化規(guī)律進行了研究,主要的結(jié)論與創(chuàng)新如下:強度參數(shù)、彈性模量、加載速度和顆粒數(shù)等對造型粉的致密化過程離散元數(shù)值模擬結(jié)果都有顯著影響,面向工程實踐的計算中需要根據(jù)宏觀實驗結(jié)果進行修正,研究中基于實驗測得的不同溫度/工藝參數(shù)下的載荷-位移曲線,確定了一套適用于致密化過程的離散元數(shù)值模擬參數(shù)體系,獲得了數(shù)值模擬輸出與宏觀實驗結(jié)果匹配前提下的力鏈演變、接觸對演變和破裂數(shù)演變等造型粉致密化流動變形特征,增強了對致密化壓制成型過程中的力學(xué)行為認識,掌握的數(shù)值模擬方法可用于類似材料/類似工況的力學(xué)行為特征研究;同時根據(jù)不同壓制成型工藝參數(shù)下的系列實驗結(jié)果,采用函數(shù)擬合和機器學(xué)習(xí)(SVM)兩種途徑,分別了描述了包括加載-卸載-回復(fù)三個階段在內(nèi)的整個致密化壓制成型歷程下的密度演化規(guī)律,在原理上實現(xiàn)了壓制工藝參數(shù)與最終期望密度間的雙向預(yù)測計算,為PBX炸藥造型粉的可壓性評價和壓制工藝參數(shù)確定提供了方法參考和數(shù)據(jù)支撐,掌握的機器學(xué)習(xí)還可運用于其它包括但不僅限于的力學(xué)實驗曲線數(shù)據(jù)規(guī)律的挖掘。需要指出,本研究還存在造型粉致密化的離散元數(shù)值模擬中未考慮粘結(jié)劑等高分子材料的相變,以及因為真實工藝參數(shù)不便公開和模壓/等靜壓的固有差異,本研究得到的模型參數(shù)取值直接應(yīng)用于工程實踐可能存在不可預(yù)見誤差的問題。
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ560.1
【圖文】：

（壓力、溫度、循環(huán)次數(shù)、保壓時間、松弛時間等）壓制了不同密度的炸藥，研宄它們逡逑力學(xué)性能與成型密度和成型工藝參數(shù)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨著成型ＰＢＸ藥件密度的增加，拉逡逑伸性能和壓縮性能逐漸增加（圖１．１）。逡逑同時，涂小珍等［５］在對某ＴＡＴＢ基ＰＢＸ在成型密度指標(biāo)范圍內(nèi)不同密度下的拉伸力逡逑學(xué)性能進行了測試后，發(fā)現(xiàn)在高溫４５°Ｃ測得５發(fā)不同密度ＰＢＸ試件的拉伸模量和拉伸逡逑破壞應(yīng)變隨密度變化不明顯，拉伸強度均值均隨密度增大而呈增大趨勢（表１．１），用逡逑掃描電鏡對拉伸斷面進行觀察發(fā)現(xiàn)ＰＢＸ密度越高，粘結(jié)劑脫粘現(xiàn)象越少。０１ｉｎｇｅｒ［８］在一逡逑系列對ＰＢＸ造型粉的壓制試驗研宄中發(fā)現(xiàn)壓制溫度升高和延長保壓時間均會提升成型逡逑ＰＢＸ的拉伸強度，間接地證明了密度和拉伸強度的關(guān)系，分析認為密度高的ＰＢＸ在壓逡逑制過程中選用了較為完善的工藝和方法，粘結(jié)劑在局部充分流動混合，并與炸藥顆粒逡逑相緊密結(jié)合，粘結(jié)劑的潤滑作用減小了顆粒間的摩擦力，促進了顆粒的流動和重排，減逡逑１逡逑

逡逑圖１．２邋１３８ＭＰａ，邋９（ＴＣ下經(jīng)１０分鐘模壓成型的ＰＢＸ９５０１的密度分布圖丨８丨逡逑r>畫Q姍疲擼藎蓿掊義希桑桑齲桑忮義賢跡保沖澹保常福停校�，邋９（ＴＣ等緫M寡怪蒲訪芏確植鉀櫻卞義纖淙壞染慚棺耙┘際跤瀉芏嚶諾�，但蕢q染慚構(gòu)ひ招枰幌盜械母ㄖ爸茫ǜ咔慷儒義細種埔貉棺爸謾⒁貉估�、假M菇櫓嗜萜鰲⒏叢擁母哐構(gòu)艿老低澈透髦植飭孔爸玫齲校藎義仙璞負鴕瞧骷鄹窀擼ひ嶄叢櫻芷誄げ⑶也吠廡我話愣疾還嬖潁┲髁襄義系納杓菩枰粲醒顧鹺圖庸び嗔�，对成续r┲剮枰卸�，生产效聦嵧，硽⒕笖]郟玻矗蕁ｅ義獻嫉染慚鉤尚圖際�，也称为消[旱染慚鉤尚停ǎ潁酰猓猓澹蟈澹椋螅錚螅簦幔簦椋沐澹穡潁澹螅螅椋睿紓遙桑校┦腔詬幟ｅ義涎怪粕璞父慕吹募際�，采用闹I飭街幟＞擼獠鬮幟＃誆鬮菥鵲染慚沽﹀義系牡越櫓剩ㄒ話鬮銑上鸞海

本文編號：2735218