高聚物粘結(jié)炸藥（Polymer Bonded Explosives,PBXs）是由高能單質(zhì)炸藥和高聚物粘結(jié)劑等組成的聚合物基高能炸藥,在生產(chǎn)、運輸和儲存等過程中PBX炸藥承受復雜應力條件,系統(tǒng)研究PBX炸藥在各種載荷作用下的力學行為,它對于評估PBX炸藥使用壽命、使用安全性和可靠性都具有重要的意義。本文主要對PBX材料在不同溫度條件下的準靜態(tài)力學性能進行實驗研究,并對PBX材料在宏觀及細觀尺度上的斷裂破壞進行數(shù)值模擬研究,主要內(nèi)容包括:在實驗方面,采用巴西實驗研究PBX模擬材料在室溫到90°C時的準靜態(tài)拉伸力學性能,證實隨著溫度升高,PBX材料抗拉能力降低;采用平臺巴西實驗測量PBX模擬材料在不同溫度下的斷裂韌性等參數(shù);根據(jù)數(shù)字圖像相關(guān)（DIC）方法測得宏觀位移及應變場,研究PBX材料宏觀變形破壞機理;通過掃描電鏡觀察斷面形貌,結(jié)果表明,隨著溫度的升高,PBX模擬材料的破壞由穿晶斷裂的脆性破壞向沿晶脫粘破壞以及脫粘和顆粒破碎的復合破裂模式轉(zhuǎn)變;對不同長徑比的PBX模擬材料的圓柱試樣進行單軸壓縮實驗,分析尺寸對PBX模擬材料破壞模式和力學性能的影響;對長徑比為1.0的PBX模擬材料圓柱試... 

【文章來源】：北京理工大學北京市 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：148 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 PBX炸藥的力學性能實驗研究進展
        1.2.1 PBX炸藥宏觀力學實驗的研究進展
        1.2.2 PBX炸藥細觀力學實驗的研究進展
        1.2.3 溫度對PBX炸藥力學性能影響的實驗研究
    1.3 PBX炸藥力學行為數(shù)值模擬研究進展
        1.3.1 PBX炸藥本構(gòu)及宏觀數(shù)值模擬研究進展
        1.3.2 PBX炸藥細觀數(shù)值模擬的研究進展
    1.4 本論文主要工作
第二章 PBX炸藥力學性能測試的實驗方法和原理介紹
    2.1 概述
    2.2 實驗材料及其制備
    2.3 主要實驗方法
        2.3.1 巴西實驗
        2.3.2 平臺巴西實驗
        2.3.3 半圓盤彎曲實驗
        2.3.4 單軸壓縮實驗
        2.3.5 單軸拉伸實驗
    2.4 數(shù)字圖像相關(guān)方法
        2.4.1 DIC方法匹配原理
        2.4.2 DIC測量系統(tǒng)的搭建
        2.4.3 三維數(shù)字圖像相關(guān)方法
        2.4.4 圖像處理軟件及分析流程
    2.5 本章小結(jié)
第三章 不同溫度條件下PBX模擬材料準靜態(tài)力學性能實驗研究
    3.1 概述
    3.2 本章主要研究內(nèi)容
    3.3 不同溫度下PBX模擬材料拉伸性能測試
        3.3.1 實驗方法
        3.3.2 巴西實驗
        3.3.3 平臺巴西實驗及斷裂韌性測量
        3.3.4 斷口形貌
    3.4 PBX模擬材料的壓縮性能實驗
        3.4.1 不同長徑比的單軸壓縮實驗
        3.4.2 溫度條件下單軸壓縮實驗
    3.5 界面脫粘實驗
    3.6 本章小結(jié)
第四章 不同溫度條件下的兩種炸藥材料準靜態(tài)力學性能實驗研究
    4.1 概述
    4.2 本章主要研究內(nèi)容
    4.3 不同溫度下兩種炸藥材料的拉伸性能分析
        4.3.1 實驗分析
        4.3.2 宏觀變形場分析
        4.3.3 拉伸載荷下破壞模式分析
    4.4 不同溫度下兩種炸藥材料的壓縮性能分析
        4.4.1 實驗結(jié)果
        4.4.2 拉壓性能對比
        4.4.3 宏觀變形場分析
        4.4.4 單軸壓縮損傷本構(gòu)關(guān)系
    4.5 本章小結(jié)
第五章 PBX材料宏觀力學行為數(shù)值模擬
    5.1 概述
    5.2 本章主要研究內(nèi)容
    5.3 粘聚裂紋模型基本理論
    5.4 嵌入式粘聚裂紋模型
        5.4.1 強間斷理論
        5.4.2 粘聚應力與軟化曲線
        5.4.3 基本方程
        5.4.4 起裂判據(jù)
        5.4.5 裂紋調(diào)整技術(shù)
    5.5 ECCM模型數(shù)值實現(xiàn)
        5.5.1 用戶材料子程序編譯實現(xiàn)
        5.5.2 軟化曲線函數(shù)
        5.5.3 Newton-Raphson迭代法求解過程
    5.6 數(shù)值模擬驗證
        5.6.1 單胞模型驗證
        5.6.2 單軸拉伸實驗
        5.6.3 三點彎實驗模擬
    5.7 PBX半圓盤彎曲實驗數(shù)值模擬分析
        5.7.1半圓盤彎曲實驗
        5.7.2 嵌入式粘聚裂紋模型預測
        5.7.3 臨界距離理論預測
        5.7.4 數(shù)值模擬預測結(jié)果對比
    5.8 PBX巴西實驗數(shù)值模擬
        5.8.1 威布爾隨機分布
        5.8.2 模型建立及材料參數(shù)確定
        5.8.3 數(shù)值模擬結(jié)果
        5.8.4 幾種方法測得拉伸強度的相關(guān)性研究
    5.9 本章小結(jié)
第六章 PBX炸藥力學行為的細觀數(shù)值模擬
    6.1 概述
    6.2 本章主要研究內(nèi)容
    6.3 細觀模型建立
        6.3.1 粘結(jié)單元
        6.3.2 模型建立
        6.3.3 材料參數(shù)
        6.3.4 邊界條件
    6.4 細觀數(shù)值模擬結(jié)果分析
        6.4.1 單軸拉伸條件下的力學行為分析
        6.4.2 單軸壓縮條件下的力學行為分析
        6.4.3 含預制損傷的拉伸/壓縮破壞模擬
        6.4.4 應變率及材料參數(shù)對PBX壓縮力學性能影響
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
    本文的主要結(jié)論
    未來工作計劃
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]紅層軟巖單軸抗壓強度的尺寸效應[J]. 呂龍龍,宋麗,廖紅建,李杭州.  長江科學院院報. 2016(09)
[2]高聚物黏結(jié)炸藥的力學性能研究進展[J]. 李尚昆,黃西成,王鵬飛.  火炸藥學報. 2016(04)
[3]PBX炸藥含裂紋擴展損傷的粘塑性本構(gòu)關(guān)系[J]. 成麗蓉,施惠基.  含能材料. 2015(10)
[4]基于線性Drucker-Prager模型的PBX準靜態(tài)彈塑性變形分析[J]. 王鵬飛,黃西成,何穎波,郭虎.  含能材料. 2015(05)
[5]以RDX為基的澆注PBX力學性能與本構(gòu)模型[J]. 唐明峰,藍林鋼,李明,溫茂萍.  含能材料. 2014(02)
[6]破片撞擊裝藥點火實驗和數(shù)值模擬[J]. 孫寶平,段卓平,張海英,劉彥,黃風雷.  爆炸與沖擊. 2013(05)
[7]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》附錄C建議的鋼筋和混凝土本構(gòu)關(guān)系模型在結(jié)構(gòu)彈塑性分析中的開發(fā)應用[J]. 劉康,洪嵩然.  建筑結(jié)構(gòu). 2012(S2)
[8]PBX細觀損傷特征及表征方法研究綜述[J]. 郭虎,羅景潤,謝朝陽.  四川兵工學報. 2012(01)
[9]HMX熱分解動力學與熱安全性研究[J]. 湯嶄,楊利,喬小晶,張同來,郁衛(wèi)飛.  含能材料. 2011(04)
[10]ABAQUS中的混凝土塑性損傷模型[J]. 張戰(zhàn)廷,劉宇鋒.  建筑結(jié)構(gòu). 2011(S2)

博士論文
[1]PBX炸藥裝藥的力學性能及損傷破壞研究[D]. 李俊玲.國防科學技術(shù)大學 2012
[2]基于內(nèi)聚力模型的復合材料拉伸性能細觀有限元分析[D]. 王曉強.哈爾濱工程大學 2012
[3]基于粘結(jié)裂縫模型的非均勻準脆性材料斷裂模擬研究[D]. 蘇項庭.浙江大學 2011
[4]一種PBX炸藥試樣在復雜應力動態(tài)加載下的力學性能實驗研究[D]. 陳榮.國防科學技術(shù)大學 2010
[5]基于半圓彎曲試驗的瀝青混合料動態(tài)響應及斷裂性能研究[D]. 劉宇.哈爾濱工業(yè)大學 2009
[6]脆性基復合材料破壞過程細觀力學研究[D]. 張亞芳.東北大學 2006
[7]PBX的損傷、斷裂及本構(gòu)關(guān)系研究[D]. 羅景潤.中國工程物理研究院 2001

碩士論文
[1]基于數(shù)字圖像相關(guān)方法的PBX斷裂行為研究[D]. 劉晨.中國工程物理研究院 2016
[2]PBX變形破壞的宏細觀數(shù)值模擬[D]. 李生濤.北京理工大學 2015
[3]撞擊作用下PBX炸藥響應過程的宏—細觀數(shù)值模擬[D]. 顧佳偉.北京理工大學 2015
[4]基于高速DIC方法的脆性材料動態(tài)力學性能研究[D]. 陳靜靜.北京理工大學 2014
[5]PBX有效力學性能及本構(gòu)關(guān)系研究[D]. 敬仕明.中國工程物理研究院 2009
[6]瀝青混合料半圓彎拉試驗方法研究[D]. 曹軻銘.湖南大學 2007
[7]HMX、TATB基高聚物粘結(jié)炸藥（PBX）力學性能的MD模擬研究[D]. 朱偉.南京理工大學 2005
[8]TATB/氟聚物復合材料的界面作用和力學性能研究[D]. 宋華杰.中國工程物理研究院北京研究生部 2000



本文編號：3571635