高聚物粘結(jié)炸藥是高能頓感炸藥,易于加工成所需要的結(jié)構(gòu)形式,力學(xué)性能較為穩(wěn)定,在武器戰(zhàn)斗部、導(dǎo)彈裝藥部及大型攻擊性毀傷武器中的應(yīng)用十分廣泛。PBX裝藥能否在預(yù)定的目標(biāo)位置開始起爆,且起爆前PBX炸藥內(nèi)部是否出現(xiàn)損傷等,這些將直接影響到PBX炸藥能否釋放出最大的起爆能量,能否準(zhǔn)確有效的摧毀敵對目標(biāo)。無論在何種武器中,PBX裝藥結(jié)構(gòu)都是薄弱環(huán)節(jié),其易于在外界各種因素的影響下,產(chǎn)生各種不同程度的損傷,有的甚至發(fā)生意外起爆,而PBX炸藥材料的力學(xué)行為特性決定了裝藥的安全性,PBX炸藥的安全性將直接影響到武器戰(zhàn)斗部的可靠性及安全性。因此,對PBX炸藥在復(fù)雜動態(tài)應(yīng)力加載條件下的力學(xué)響應(yīng)及起爆特性進行研究具有重要的意義�；谝陨媳尘�,本文以PBX炸藥為研究對象,結(jié)合實驗和仿真的方式對PBX炸藥的動態(tài)力學(xué)行為及起爆特性進行了研究,本文主要研究內(nèi)容如下:基于SHPB實驗技術(shù),對PBX炸藥進行動態(tài)壓縮實驗,通過整形器改變?nèi)肷涿}沖波形,結(jié)合激光瞬態(tài)位移測量系統(tǒng)及高速相機,獲得了不同高應(yīng)變率下的PBX炸藥應(yīng)力-應(yīng)變曲線,根據(jù)實驗分析結(jié)果及應(yīng)變能函數(shù),建立了該PBX炸藥在不同初始密度下的與應(yīng)變率相關(guān)的本構(gòu)關(guān)系,結(jié)果表明,該本構(gòu)關(guān)系與實驗數(shù)據(jù)吻合的較好。仿真結(jié)果與實驗結(jié)果吻合的較好,也證實了該本構(gòu)關(guān)系能夠較好的描述其動態(tài)力學(xué)響應(yīng)�；谝患壿p氣炮裝置,對PBX炸藥在Taylor沖擊以及三軸向沖擊加載方式下的宏觀和細(xì)觀損傷進行了研究,結(jié)合SEM電子顯微鏡,分析PBX炸藥在不同沖擊方式及沖擊壓力下的細(xì)觀損傷模式。在兩種不同沖擊方式下,PBX炸藥樣品的宏觀損傷程度與其初始密度有一定的相關(guān)性;PBX炸藥樣品的細(xì)觀損傷模式與沖擊加載的方式相關(guān),進一步認(rèn)識了PBX炸藥的細(xì)觀損傷機理,為深入認(rèn)識PBX炸藥的起爆機制奠定了基礎(chǔ)。對PBX炸藥在平面沖擊加載條件下的動態(tài)力學(xué)響應(yīng)進行了研究,采用“對稱碰撞”方式,結(jié)合實驗中測到的飛片速度及壓力傳感器監(jiān)測到的時間差,通過線性相關(guān)擬合獲得該PBX炸藥的聲速C0以及沖擊因子?,為下文的沖擊起爆壓力數(shù)值模擬提供了相關(guān)的參數(shù)。獲得了沖擊波陣面后不同初始密度PBX炸藥的狀態(tài)參數(shù)的三維關(guān)系,為該PBX炸藥在更大沖擊波陣面脈沖作用下的狀態(tài)參數(shù)關(guān)系的研究提供了重要依據(jù)。結(jié)合平面正沖擊波的基本關(guān)系式,雨貢紐曲線以及實驗結(jié)果數(shù)據(jù),最終獲得該PBX炸藥起爆前的Grüneisen狀態(tài)方程及相關(guān)參數(shù)。對PBX炸藥的能量釋放行為和臨界起爆實驗及其沖擊壓力數(shù)值模擬進行了研究。在能量釋放特性的實驗研究中,獲得了PBX炸藥臨界起爆速度及達(dá)到最大反應(yīng)效率時的臨界沖擊速度。在沖擊起爆的實驗研究中,獲得了PBX炸藥臨界起爆的裝藥子彈速度以及臨界起爆壓力。前文的實驗及相關(guān)的研究工作均為該PBX炸藥沖擊起爆壓力的數(shù)值模擬研究提供了指導(dǎo)及相關(guān)參數(shù)。數(shù)值模擬結(jié)果與實驗吻合的較好,該數(shù)值模擬模型及其參數(shù)能夠較好的表達(dá)該PBX炸藥在高速沖擊加載條件下的動態(tài)力學(xué)響應(yīng),實驗校驗仿真的有效性,仿真可以為實驗提供一定的參考依據(jù)。本文獲得的研究成果可以為PBX炸藥的動態(tài)力學(xué)行為及起爆特性研究提供依據(jù)及技術(shù)指導(dǎo),也為國防武器戰(zhàn)斗部的裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了依據(jù),具有一定的參考價值及指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TQ560.1
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 本課題的來源及研究目的和意義
    1.2 PBX炸藥動態(tài)力學(xué)行為的研究現(xiàn)狀與分析
        1.2.1 Hopkinson桿實驗技術(shù)的發(fā)展
        1.2.2 PBX炸藥本構(gòu)模型研究發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 炸藥雨貢紐物態(tài)方程及損傷研究進展
        1.3.1 含能材料雨貢紐物態(tài)方程發(fā)展現(xiàn)狀與分析
        1.3.2 炸藥損傷特性研究的發(fā)展現(xiàn)狀及分析
    1.4 PBX炸藥起爆特性及其數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀與分析
        1.4.1 炸藥起爆特性研究的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.2 含能材料起爆特性數(shù)值模擬研究的發(fā)展現(xiàn)狀與分析
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 PBX炸藥動態(tài)力學(xué)性能研究
    2.1 引言
    2.2 SHPB加載條件下的動態(tài)壓縮實驗
        2.2.1 實驗簡介
        2.2.2 實驗原理
        2.2.3 PBX炸藥應(yīng)力應(yīng)變曲線
    2.3 本構(gòu)關(guān)系的建立
    2.4 實驗與仿真結(jié)果的比較
    2.5 本章小結(jié)
第3章 PBX炸藥沖擊損傷研究
    3.1 引言
    3.2 PBX炸藥TAYLOR沖擊實驗及其細(xì)觀損傷研究
        3.2.1 PVDF壓力傳感器的標(biāo)定
        3.2.2 實驗裝置
        3.2.3 實驗結(jié)果
        3.2.4 細(xì)觀損傷分析
    3.3 PBX炸藥三軸向沖擊損傷實驗及其細(xì)觀損傷研究
        3.3.1 實驗裝置
        3.3.2 實驗結(jié)果及細(xì)觀損傷分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 PBX炸藥狀態(tài)方程研究
    4.1 引言
    4.2 平面正沖擊波
        4.2.1 平面正沖擊波基本關(guān)系式及雨貢紐曲線
        4.2.2 沖擊波速度與粒子速度的相互關(guān)系
    4.3 實驗試件設(shè)計準(zhǔn)則
        4.3.1 實驗試件寬厚比
        4.3.2 追趕比
    4.4 PBX炸藥狀態(tài)方程參數(shù)的獲得
        4.4.1 實驗試件及彈托
        4.4.2 實驗裝置及測試系統(tǒng)
        4.4.3 飛片與實驗試件同軸度分析
        4.4.4 實驗結(jié)果及參數(shù)的獲得
    4.5 本章小結(jié)
第5章 PBX炸藥起爆特性研究
    5.1 引言
    5.2 能量釋放特性的實驗研究
        5.2.1 實驗預(yù)估
        5.2.2 實驗裝置
        5.2.3 實驗結(jié)果及討論
    5.3 沖擊起爆的實驗研究
        5.3.1 實驗裝置
        5.3.2 實驗結(jié)果
    5.4 沖擊起爆特性數(shù)值模擬研究
        5.4.1 GY4裝甲鋼模型及相關(guān)參數(shù)
        5.4.2 裝藥子彈模型及相關(guān)參數(shù)
        5.4.3 PBX炸藥模型及相關(guān)參數(shù)
        5.4.4 數(shù)值模擬有限元模型
        5.4.5 數(shù)值模擬結(jié)果及分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝

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本文編號：2836221