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高聚物粘结炸药Hopkinson压杆动态破坏行为数值模拟研究

高聚物粘结炸药,Hopkinson压杆,巴西圆盘,动态破坏,裂纹演化

高聚物粘结炸药（PBX）是由炸药晶体颗粒高度填充、少量粘结剂粘结而成的复合含能材料。PBX在撞击条件下，存在意外点火甚至爆炸的可能性。PBX炸药点火行为涉及复杂的力-热-化耦合多物理响应过程。PBX炸药裂纹动态演化过程是导致其点火行为的重要因素。本文工作针对PBX炸药细观裂纹演化问题，利用经典的Visco-SCRAM模型，修正了其统计裂纹扩展模型，考虑了PBX炸药拉-压变形行为不对称性，描述裂纹形核、生长以及汇合过程，对Hopkinson压杆巴西圆盘试验中的试样中心劈裂行为开展数值模拟工作。研究了不同加载速率下PBX应力-应变曲线，获得了断裂应力变化规律。通过加载过程中裂纹数密度的增长以及裂纹特征长度的变化，分析中心起裂过程与材料应力-应变曲线的对应关系。另外，对具有预制裂纹的巴西圆盘动态劈裂进行数值模拟，研究预制裂纹对PBX动态破坏的影响，获得裂纹扩展规律。