高聚物粘结炸药的力学行为及变形破坏机理

结合实验研究对高聚物粘结炸药（ＰＢＸ）的力学行为和细观力学现象进行了分析和讨论。认为ＰＢＸ材料量主要的破坏机理是界面脱粘和粘结剂的成穴失效。     

用差示扫描量热法研究含能材料与聚乙烯醇缩丁醛的相容性

用差示扫描量热法（ＤＳＣ）研究了ＰＥＴＮ、ＲＤＸ、Ｔｅｔｒｙｌ、ＢＴＦ、ＨＭＸ、ＮＱ、ＧＡＰ与聚乙烯醇缩丁醛（ＰＶＢ）的相容性，结果表明：ＮＱ、ＧＡＰ与ＰＶＢ有着良好的相容性；ＲＤＸ、ＨＭＸ、Ｔｅｔｒｙｌ与ＰＶＢ的相容性较差；而ＰＥＴＮ和ＢＴＦ与ＰＶＢ严重不相容。     

支化叠氮缩水甘油醚聚合物的合成

支化叠氮缩水甘油醚聚合物（Ｂ－ＧＡＰ）能很好地改善推进剂及塑料粘结炸药（ＰＢＸ）的装药工艺性质及力学性能。将氯醚胶（ＰＥＣＨ）和环氧氯丙烷（ＥＣＨ）溶于二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）中，在乙二醇（ＥＧ）引发下与叠氮钠（ＮａＮ３）加热反应即制得Ｂ－ＧＡＰ。研究了影响支化反应的主要因素，探索了控制羟基官能度（ｆ），分子量及其分布值的方法。     

塑料粘结炸药装药的蠕变损伤一维模型

本文提出了关于塑料粘结炸药装药的粘弹性蠕变损伤一维模型 ,按此模型拟合的曲线与Johnson H D的实验结果一致。由此指出 ,决定于粘结剂的热软化和决定于炸药颗粒特征的初始损伤度是影响塑料粘结炸药蠕变损伤特性的重要因素 ;对蠕变柔量的分析表明 ,适当选择塑料粘结炸药的粘性系数 ,有可能抑制材料发生蠕变损伤破坏     

GAP与推进剂常用组分的相容性研究

采用热分析、机械感度和自然贮存实验研究了聚叠氮缩水甘油醚（ＧＡＰ）与推进剂常用级分的相容性。ＧＡＰ与ＡＰ、ＨＭＸ的相容性要好于ＧＡＰ／ＢＧ与ＡＰ、ＨＭＸ的相容性；ＧＡＰ与Ｂ基本相容，但ＧＡＰ／ＢＧ与Ｂ不相容；ＧＡＰ与ＡＮ及ＧＡＰ／ＢＧ与ＡＮ都不相容。ＧＡＰ与ＡＮ及硝酸酯ＢＧ与ＡＮ不相容分别是由于ＡＮ的酸性和氧化氮的自催化效应引起的，安定剂是改善ＧＡＰ／ＢＧ／ＡＮ体系相容性的有效手段。     

BAMO推进剂燃速的提高

研究了加入ＨＭＸ或ＡＮ／ＨＭＸ的ＢＡＭＯ推进剂的热分解和燃烧特性。叠氮粘合剂起始分解产生的热加速了推进剂中ＨＭＸ和ＡＮ的热分解，高氯酸铵（ＡＰ）和含有炭黑的硬酯酸铅显著改变了含ＮＭＸ基的ＢＡＭＯ推进剂的热分解和燃烧特性。ＡＰ可以提高燃速并略微降低燃速压力指数。铅催化剂使推进剂产生高的燃速值和最低的压力指数。重铬酸铵也影响了含ＡＮ／ＨＭＸ的推进剂样品的热分解和燃烧性能的机理。重铬酸铵和铬醚铜的化合物对含ＡＮ／ＨＭＸ推进剂燃速增加很有效。推进剂中ＡＮ从冷凝相升华和蒸发，在气相以放热反应为主。含ＨＭＸ和ＡＮ／ＨＭＸ的ＢＡＭＯ推进剂在小型发动机测试中显示出无烟的燃烧特性。     

塑料粘接炸药及其组分老化研究文献综述

目前美国政府担心其核武库中能高炸药及其部件的寿命。能源部（ＤＯＥ）的核心监测计划和加强型监测计划都将研究ＨＥ。粘接剂妆炸药（ＰＢＸｓ）的老化作为一项重点,目的是确定库存部件的寿命并寻求解决方案。本文的主要目标是确定ＨＥ、增塑剂 和塑料聚合物粘接剂在离子辐射、热和潮温条件下的分解机理。目前比较关心的ＨＥ是１,３,５－三基－２,４,６－三硝基苯（ＴＡＴＢ）和１,３,５,７－四硝基－１,３,５,７,－四     

高聚物粘结炸药与金属的接触腐蚀研究

利用ＸＰＳ和激光共聚焦扫描显微镜等表面分析技术研究了高聚物粘结炸药（ＴＡＴＢ或ＨＭＸ为基）与不锈钢（１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ）、铝（ＬＹ－１２）接触后,混合炸药成分、相对湿度以及温度对金属的腐蚀,对其腐蚀产物进行了定性及定量检测。结果表明：湿度对金属腐蚀最大,混合炸药成分对金属也有腐蚀,炸药中所含无机氯离子对金属腐蚀有促进作用。     

高强度钢的室温循环蠕变损伤规律的研究

为了探讨结构零部件失效的早期行为,采用恒应变幅和恒应力幅疲劳试验,研究了高强度钢的循环蠕变损伤规律,提出了较佳的抗循环蠕变损伤的热处理工艺和显微织组形态。对正常材料蠕变损伤机制进行了讨论。     

NEPE推进剂燃速催化剂选择及其对燃烧性能的影响

通过对粘合剂及推进剂能量和粘合剂理论燃烧产物的分析与比较，预计ＮＥＰＥ推进剂将同时具有ＡＰ－ＨＭＸ－ＣＭＤＢ和ＡＰ－ＨＭＸ－ＨＴＰＢ的燃烧特性，在此基础上，初步研究了在ＣＭＤＢ中行之有效的燃速催化剂对ＮＥＰＥ燃速和压力指数的影响，在４－９Ｍａ压力范围内观察到加入燃速催化剂和降低ＡＰ氧化剂粒度是改善燃烧性能的两条重要措施，燃速催化剂主要通过提高推进剂在低压下的燃速而发挥作用，仅靠增加燃速催化剂用量不     

热弹性环境下HMX基PBX厚壁结构件失效破坏分析

针对高聚物粘结炸药(PBX)厚壁球结构件引入稳态温度场,并展开了热弹性变形分析,讨论了热应力作用下构件的失效破坏状况。采用包括最大拉应力准则、von-Mises准则、Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则等强度准则来分析了厚壁球结构件的承受温差能力与最先破坏点位置,并通过无量纲分析分离出与结构形状尺寸相关的参数因子,从而获得PBX普通结构件的承受温差能力规律。结果表明:Drucker-Prager准则能够较为准确描述PBX厚壁球结构件的失效破坏状况;PBX结构件失效破坏状况与材料特性、结构尺寸等因素相关,提高材料抗拉强度和降低材料弹性模量、优化结构尺寸及形状能提高其承受温差能力。室温下,PBX结构件承受温差能力可以认为由拉伸破坏应变决定,提高PBX炸药的拉伸破坏应变,可以提高其承受温差能力。比较了热环境下三种PBX炸药PBX-A、PBX-E和PBX-C相同结构件下的材料性能,PBX-A的承受温差能力是PBX-C的5.6倍,PBX-E的承受温差能力是PBX-C的4.4倍。     

SHPB实验加载方式对PBX炸药力学响应的影响研究

高聚物粘结剂炸药(PBX)炸药的损伤本构关系是炸药安全性研究的重要基础课题之一。研究PBX炸药的损伤本构关系需要建立在准确获取和认识PBX炸药的动态力学响应基础之上。为此,针对某PBX炸药的SHPB实验,详细探讨加载方式的细节设计对PBX炸药力学响应的影响。通过采用不同应变加速度、不同加载脉宽以及重复加载等方法,分析了不同加载条件对PBX炸药力学响应的影响,并获得了一系列不同加载脉宽、不同加载应变率的应力应变曲线。采用扫描电镜观察回收试样最终损伤形态,分析了PBX炸药动态单轴压缩下的损伤发展过程及其在应力应变关系上的表现。结果表明:应变加速度过大仍会对PBX炸药形成一定的冲击加载,造成额外损伤;经历动态单轴压缩后破坏的试样表现为晶体多次穿晶断裂甚至碎裂;典型PBX炸药的损伤本构关系可从微裂纹的产生、稳定扩展,穿越晶界失稳扩展来描述。     

PBX炸药损伤本构模型及其工程运用

为了对高聚物黏结炸药(PBX)在动态冲击载荷下可能产生的损伤进行研究,采用分离式霍普金森杆(SHPB)试验装置获得了PBX炸药材料在不同应变率条件下出现力学损伤的本构曲线,并基于含损伤变量的Z?W?T本构模型对本构曲线进行了分段拟合.然后基于拟合结果、有限元理论、弹塑性力学与ABAQUS/VUMAT语法编写了PBX炸药...     

非线性超声技术检测TATB基PBX微损伤

针对高聚物粘结炸药(PBX)初始损伤及疲劳损伤问题,利用自行建立的非线性超声测试装置,对模压成型的两种密度三氨基三硝基苯(TATB)基PBX圆柱形试样及其在压缩疲劳过程中的非线性超声参量进行了测试,用断貌分析和计算机断层扫描(CT)验证了非线性超声检测结果。结果表明,与内部初始损伤程度较低的TATB基PBX试样相比,内部存在明显界面损伤的TATB基PBX试样的非线性超声系数明显偏高,非线性超声系数与TATB基PBX初始损伤程度之间有一定的相关性;在TATB基PBX试样疲劳加载至即将产生微裂纹时,非线性超声系数急剧增加并在产生宏观裂纹时达到极值,显示非线性超声参量可监测TATB基PBX疲劳损伤发展过程;TATB基PBX初始损伤程度不同其疲劳损伤速度和发展过程也不尽相同。     

基于修正时间硬化理论的PBX蠕变模型

对比分析了现有的PBX蠕变模型,提出运用基于修正时间硬化理论来模拟机械加工过程中的蠕变行为,该模型有紧凑的数学表达式和较少的待定参数.为验证模型的有效性,选取以奥克托今(HMX)为基的PBX进行常温条件下的压缩蠕变试验并进行了模型研究,确定了全部模型参数.采用有限元软件对圆柱体压缩试样的压缩蠕变实验进行仿真.理论分析以及有限元数值仿真表明该模型用于仿真计算时,其结果与试验获得蠕变数据相当吻合,可以运用于PBX部件加工的形位变化仿真.     

PBX部件机械加工过程中的夹持变形预测

高聚物粘结炸药(PBX)部件机械加工过程中的夹持变形直接影响着炸药部件的加工质量。利用既定的基于修正时间硬化理论的蠕变模型,模拟不同结构PBX部件在不同夹持力下的夹持变形。球壳在真空吸附下型面上各点的变形量随纬度增加而增加,方向与径向呈一定夹角;三爪卡盘夹持PBX部件时,最大变形和最大应力都出现在与卡盘爪子接触的区域,且内型面变形量较外型面略小。与千分尺测PBX空心半球真空吸附下顶点变形的试验数据比较,模型在前20min内具有较高的准确性和可靠性,之后仿真结果大于试验数据,60min内最大误差不超过10%。     

PBX炸药含裂纹扩展损伤的粘塑性本构关系

为描述高聚物粘结炸药(PBX)的动态力学性能,将炸药内由微裂纹扩展引起的细观损伤,耦合到宏观粘塑性本构方程中,建立了含微裂纹扩展损伤的粘塑性本构关系。针对某PBX炸药,开展了单轴压缩及断裂性能实验,研究了材料本构参数及本构关系计算算法,嵌入到ABAQUS软件中,数值模拟了该PBX炸药不同应变率条件下的力学行为。与实验结果对比表明,含裂纹扩展损伤的粘塑性本构关系能够表征PBX炸药动态条件下力学性能变化过程,可用于冲击环境下炸药损伤演化分析研究。     

高聚物粘结炸药蠕变行为的近场动力学模拟方法

近场动力学是一种新的无网格方法,发展了其对材料粘弹性力学行为的分析能力。采用Burgers粘弹性模型,结合非线性粘弹体的时间-应力等效原理,推导出非线性粘弹体在不同应力下的蠕变柔度的表达式和近场动力学蠕变本构力函数,建立起可应用于高聚物粘结炸药的近场动力学蠕变模拟方法。模拟了PBX9502的蠕变行为,并通过实验验证。建立的方法可用于高聚物粘结炸药在温度和应力共同作用下的蠕变行为分析。     

PBX代用材料损伤演化原位CT研究

为探究单轴压缩下高聚物黏结炸药(PBX)的损伤演化行为,利用计算机断层扫描(CT)技术对单轴压缩过程中的PBX代用材料进行了原位扫描,获得了不同载荷下试件的原位CT图像。通过分析CT图像的灰度得到了加载过程中试件灰度均值的变化规律,利用数字体积相关(DVC)方法获得了试件内部三维位移场与应变场,结合数字图像相关(DIC)方法与试件表面灰度分析,明确了加载过程中PBX代用材料试件应变变化规律及表面裂纹扩展过程。结果表明,CT图像灰度均值是揭示材料中小于CT分辨率微小损伤变化的重要指标;试件内部应变场及表面灰度变化可以表征加载过程中材料损伤的积累过程。