HMX單晶（Octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine）和RDX單晶（Hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine）作為復(fù)合粘結(jié)高能炸藥（PBX）的主要成分,其準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)條件下力學(xué)性質(zhì)以及細(xì)微觀變形機制,極大地影響PBX整體熱力化學(xué)響應(yīng)以及點火起爆特性。本文主要從細(xì)觀尺度出發(fā),進行了含能單晶HMX/RDX的納米壓痕試驗和動態(tài)沖擊加載試驗,獲得其力學(xué)性能參數(shù)和理解其力學(xué)響應(yīng)各向異性的同時,標(biāo)定了力學(xué)本構(gòu)模型參數(shù)。基于細(xì)觀晶體位錯滑移的彈粘塑性模型,模擬了單晶及PBX細(xì)觀力學(xué)響應(yīng)、動態(tài)損傷失效過程及點火反應(yīng)。利用納米壓痕測試技術(shù)測定并比較了β-HMX和α-RDX單晶的彈性模量E和硬度H,并分析了其與壓深的相關(guān)性。利用原子力顯微鏡（AFM）觀測載荷-位移曲線出現(xiàn)的加載突進和卸載突退等單晶細(xì)微觀破壞特征,確定了壓痕周圍產(chǎn)生徑向或側(cè)向裂紋的臨界載荷。采用ABAQUS有限元軟件進行納米壓痕數(shù)值模擬,通過與試驗載荷位移曲線對比確定了損傷本構(gòu)參數(shù)。設(shè)計輕氣炮平板撞擊試驗,研究了HMX和RDX不同晶面的動態(tài)力學(xué)響應(yīng)... 

【文章來源】：北京理工大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：193 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 含能晶體HMX和RDX的研究
        1.2.1 細(xì)觀模型參數(shù)
        1.2.2 準(zhǔn)靜態(tài)細(xì)微觀力學(xué)變形機制
        1.2.3 單晶平板撞擊實驗及變形機理
        1.2.4 各向異性本構(gòu)模型
        1.2.5 位錯點火起爆機制
        1.2.6 化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型
    1.3 粘結(jié)劑材料和復(fù)合炸藥界面研究
    1.4 PBX力學(xué)行為及點火機制的研究
        1.4.1 損傷失效機制
        1.4.2 數(shù)值模型
        1.4.3 撞擊點火及判據(jù)
    1.5 本文研究內(nèi)容
第2章 HMX和RDX單晶納米壓痕試驗與數(shù)值計算
    2.1 引言
    2.2 納米壓痕試驗
        2.2.1 測試原理
        2.2.2 試驗設(shè)計
    2.3 試驗結(jié)果分析與討論
        2.3.1 模量與硬度
        2.3.2 試驗結(jié)果分析對比
        2.3.3 納米壓痕變形機制
        2.3.4 含能單晶微觀破壞機理
    2.4 納米壓痕試驗數(shù)值模擬
        2.4.1 彈塑性損傷本構(gòu)
        2.4.2 幾何模型的建立
        2.4.3 本構(gòu)參數(shù)的確定
    2.5 計算結(jié)果分析與討論
        2.5.1 載荷位移曲線
        2.5.2 局部力學(xué)響應(yīng)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 HMX和RDX單晶平板撞擊試驗研究
    3.1 引言
    3.2 HMX和RDX樣品的準(zhǔn)備
    3.3 子彈和靶板的準(zhǔn)備
    3.4 VISAR和DISAR測速系統(tǒng)
    3.5 輕氣炮加載系統(tǒng)
    3.6 試驗結(jié)果分析
        3.6.1 VISAR和DISAR信號
        3.6.2 HMX沖擊各向異性
        3.6.3 RDX沖擊各向異性
    3.7 本章小結(jié)
第4章 HMX和RDX單晶各向異性本構(gòu)模型
    4.1 引言
    4.2 材料本構(gòu)模型
        4.2.1 位錯運動學(xué)和晶體塑性
        4.2.2 非線性熱彈塑性
        4.2.3 數(shù)值積分方法
    4.3 模型驗證
        4.3.1 HMX單晶
        4.3.2 RDX單晶
        4.3.3 有限元計算模型
    4.4 計算結(jié)果與討論
        4.4.1 本構(gòu)參數(shù)標(biāo)定
        4.4.2 HMX各向異性力學(xué)響應(yīng)
        4.4.3 RDX各向異性力學(xué)響應(yīng)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 PBX動態(tài)細(xì)觀損傷機理數(shù)值計算
    5.1 引言
    5.2 HMX晶體損傷彈粘塑性模型
        5.2.1 晶體塑性運動學(xué)及本構(gòu)方程
        5.2.2 損傷演化
        5.2.3 參數(shù)標(biāo)定
    5.3 粘彈性損傷本構(gòu)模型
    5.4 細(xì)觀計算模型
    5.5 計算結(jié)果與討論
        5.5.1 高應(yīng)變率單軸壓縮數(shù)值模擬
        5.5.2 高應(yīng)變率單軸拉伸數(shù)值模擬
    5.6 本章小結(jié)
第6章 撞擊條件下PBX與GX熱力響應(yīng)分析
    6.1 引言
    6.2 材料本構(gòu)模型
        6.2.1 含能單晶彈粘塑性模型
        6.2.2 粘結(jié)劑粘彈性模型
    6.3 細(xì)觀計算模型
    6.4 計算結(jié)果與討論
        6.4.1 宏細(xì)觀應(yīng)力應(yīng)變分析
        6.4.2 粒子速度歷史
        6.4.3 溫度演化
        6.4.4 位錯滑移累積剪應(yīng)變
        6.4.5 點火感度
    6.5 本章小結(jié)
第7章 撞擊條件下PBX細(xì)觀熱力化學(xué)響應(yīng)分析
    7.1 引言
    7.2 HMX單晶含反應(yīng)本構(gòu)模型
        7.2.1 未反應(yīng)HMX單晶的狀態(tài)方程
        7.2.2 反應(yīng)氣體產(chǎn)物的狀態(tài)方程
        7.2.3 化學(xué)反應(yīng)速率
        7.2.4 混合法則
    7.3 粘結(jié)劑的粘彈性本構(gòu)
    7.4 細(xì)觀計算模型
    7.5 計算結(jié)果與討論
        7.5.1 網(wǎng)格收斂性
        7.5.2 體積平均力-化學(xué)響應(yīng)
        7.5.3 軸向應(yīng)力
        7.5.4 軸向應(yīng)變與位錯滑移
        7.5.5 溫度和化學(xué)反應(yīng)
    7.6 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
附錄
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]彈粘塑性雙球殼塌縮熱點反應(yīng)模型[J]. 溫麗晶,段卓平,張震宇,歐卓成,黃風(fēng)雷.  高壓物理學(xué)報. 2011(06)
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[4]納米硬度技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J]. 張?zhí)┤A,楊業(yè)敏.  力學(xué)進展. 2002(03)



本文編號：2916658