超声振动切削对炸药模拟材料切削温度的影响

为了解超声振动切削对切削温度的影响,促进该技术在炸药机械加工领域中的应用,对HMX基高聚物粘结炸药(PBX)模拟材料进行了传统切削和超声振动切削的对比试验,测试了已加工表面和刀尖区域的切削温度分布,分析了超声振动切削对切削累积热的作用机制。结果显示:两种切削方式的切削温度均随切削速度、切削深度和进给量的增大而增加,且超声振动切削的增加量更大,给定切削参数下的最高切削温度为78.1℃,较传统切削高31.3℃。分析表明:超声振动切削的生成热低于传统切削,散失热高于传统切削,激振热量的累积是造成切削温度高于传统切削的关键原因;当激振热量大于、等于或小于散失热与生成热变化量之和时,切削温度较传统切削升高、不变或降低。     

基于内聚裂纹模型的高聚物粘结炸药模拟材料动态巴西实验的数值模拟

高聚物粘结炸药(PBX)是战斗部的关键组成部分,其动态力学行为,特别是动态断裂特性关系到战斗部的安全性和使用可靠性。基于内聚裂纹模型,对PBX模拟材料(PBX-M)的动态巴西实验进行数值模拟,对比霍普金森杆实验中测得的拉伸应力曲线,以及高速摄像结合数字图像相关方法得到的试样表面位移场和应变场。对比结果发现,拉伸应力峰值的数值模拟结果比实验结果小约5%,拉应变集中带的数值模拟结果与实验结果的偏差小于15%,验证了内聚裂纹模型的有效性。根据数值模拟结果,探讨了PBX-M试样在动态巴西实验过程中的起裂和裂纹扩展规律,给出了裂纹宽度的定量化信息。     

两种高聚物粘结炸药的声学特性研究

应用数学超声检测仪研究了ＪＯＢ－９００３和ＪＯ－９１５９两种高聚物粘结炸药的声学特性,确定了超声检测频率、密度、厚度与炸药的超声特性参数的关系,讨论了炸药内部质量特别是裂纹和疏松对炸药声学特性的影响。     

PBX炸药模拟材料正交切削的切削力响应规律

为了分析炸药材料切削加工过程中切削力响应规律及加工特性,采用低速正交切削试验的方法,结合显微摄像、三向测力仪和三维表面轮廓仪表征测试,分析高聚物粘结炸药(PBX)炸药模拟材料瞬时切削力特性,研究PBX炸药模拟材料的切削过程中切削力响应规律及其关键影响因素。结果表明,不同的切削深度PBX炸药模拟材料的动态切削力变化规律不同,切深为0.1 mm时的切削力峰值变化主要由颗粒切屑成型引起,切屑呈蜷曲喷射状,切削力曲线呈微细锯齿状动态特征变化,切深为0.3 mm和0.5 mm时的切削力峰值主要由材料脆性断裂裂纹扩展引起,切削力呈周期性的大锯齿特性变化,fz在过切凹坑处降至零。fx标准偏差在0.4 mm切深处产生显著变化,反映了炸药模拟材料切削状态由连续去除到脆性去除的转变。低速正交切削下,切削宽度对切削力影响大于切削速度对切削力的影响,切削速度对切削力的影响较小。     

高聚物粘结炸药切削表面的细观形貌与形成机理

炸药件表面形貌是影响其表面性能的重要因素。采用切削加工和显微成像方法,对奥克托今为基的某高聚物粘结炸药的切削表面形貌进行了细观观察和理论分析。结果表明:刀尖划过区域的材料破坏方式主要表现为粘结剂破坏和界面脱粘,并且受到粘结剂流动填充的影响,因而该区域形貌比较平整;刀尖未划过区域的材料断裂方式主要以孪晶分离和穿晶断裂为主,其形貌较为参差不平。     

飞片冲击起爆高能钝感高聚物粘结炸药的实验研究

为了对比奥克托今（HMX）基和三氨基三硝基苯（TATB）基高聚物粘结（PBX）炸药冲击起爆爆轰建立过程的差异,研究高能钝感炸药的爆轰成长特性,采用火炮驱动铝飞片实现平面冲击加载,建立一维拉格朗日锰铜压阻实验测试系统,得到高能PBXC03(以HMX为主)和高能钝感PBXC10(以TATB为主)炸药冲击起爆爆轰成长过程的不同拉格朗日位置处压力变化历史和前导冲击波时程曲线。结果表明：高能钝感PBXC10炸药的爆轰建立过程与高能PBXC03炸药明显不同,HMX基和TATB基PBX炸药冲击起爆和爆轰成长的物理机制存在较大差异。基于所得数据可标定高能钝感PBX炸药的反应速率方程。     

不同细观力学方法预测高聚物粘结炸药有效模量的比较

高聚物粘结炸药（PBX）不同于普通颗粒增强复合材料,其颗粒含量超过85%,组分弹性模量相差3~4个数量级,导致其有效模量的细观力学理论预测出现很大偏差。结合有限元细观模拟,对Mori-Tanaka法、自洽法、微分法3种细观力学方法的预测结果进行了比较分析。结果表明：界限法上下界之间有量级上的差异;当颗粒含量小于10%,颗粒间相互作用较小,不同方法计算的有效模量差异不大;含量大于20%时,颗粒间相互作用增强,3种解析法预测的结果逐渐出现差异,而微分法与有限元结果比较接近;当颗粒含量为94.9%,微分法预测的PBX杨氏模量比实测值高3.7%,Mori-Tanaka法和自洽法结果都有量级上的偏差;对于颗粒含量高、组分性能反差大的复合材料,微分法较合理地计及了颗粒间的相互作用,能较准确地预测其有效模量。     

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。     

基于径向基函数神经网络的高聚物粘结炸药切削表面粗糙度预测研究

高聚物粘结炸药（PBX）的切削表面质量是影响炸药部件甚至是武器性能的重要因素。通过对PBX炸药切削表面三维轮廓的观察和分析,发现其切削表面形貌由于材料、工艺和工况等多因素作用而产生不确定崩落现象,导致对切削表面进行二维轮廓算术平均偏差与三维轮廓算术平均偏差的计算值最大相差32%. 基于此,综合考虑多因素影响,利用RBF人工神经网络构建了炸药切削表面粗糙度预测模型。通过网络训练和验证表明,该模型基本能够反映PBX炸药切削表面成形的基本规律,并且预测值与实际值误差不超过3%.     

超声振动对炸药模拟材料车削表面质量的影响

以MJ-9159炸药模拟材料超声振动车削及数字共聚焦表面微观形貌测量为试验基础,针对炸药材料较差的加工性及对力和温度冲击的敏感性,研究了超声振动车削的切削机理,对比分析了普通车削和超声振动车削以及2,3.4,5μm振幅超声振动车削模式对加工表面质量的影响。结果表明,超声振动车削表面质量优于普通车削。基于应力波作用的断屑方式,使用分离式超声振动切削状态即转速60 m·min-1、振幅5μm时车削表面质量最好。     

高聚物粘结炸药模拟材料动态变形破坏的实验研究

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)加载装置对高聚物粘结炸药(PBX)模拟材料进行动态拉伸和压缩加载。利用高速摄影装置记录材料动态变形破坏过程,结合数字散斑相关技术,对不同加载条件下的位移场和应变场进行了分析,对PBX模拟材料动态变形破坏现象和机理进行了分析。实验结果和理论分析基本吻合,验证了数字散斑相关方法用于PBX模拟材料动态测量的可行性。     

采用超声波特性参量研究PBX炸药的热处理

对压制成型Φ20mm×10mm高聚物粘结炸药PBX03试样进行了50℃条件下累积9天的热处理试验,采用超声波特性参量检测了热处理试样,获得了PBX03试样热处理作用及机理的新认识:PBX03试样的超声波增益和声速值在热处理过程中均呈现出趋同的特征;适当的热处理有助于改善PBX03压制件内部质量的一致性;PBX03中TATB的不可逆长大可能是前述结果的主要致因。     

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。     

高聚物粘结炸药试件应力状态的超声法测试技术

在加载情况下,采用超声波法对高聚物粘结炸药PBX-9003应力状态进行了测试,获得了PBX-9003炸药试件声弹性参数。结果表明,炸药在受到较大应力作用时超声波在炸药件内部传播速度有明显变化,采用超声测得的应力接近实验所施的载荷(应力),验证了在大应力作用下超声波法无损测定炸药实际构件载荷应力的可行性。     

压缩剪切作用下PBX的响应特性

为了研究高聚物粘结炸药(PBX)在压缩剪切作用下的响应特性,采用设计的压缩剪切试验装置,对Φ20 mm×40 mm的PBX-932和PBX-C43在22~57 m·s-1撞击速度范围内进行了响应试验。试验中采用压力计测试了压力变化过程,通过高速录像照片分析了撞击过程,采用冲击波超压传感器测量了炸药的反应超压,分析了两种炸药的响应特性。结果表明,随着撞击速度增加,两种PBX炸药的损伤度增加。在压力160~400 MPa,脉宽1.5 ms的压缩剪切作用下,PBX-C43和PBX-932的撞击速度阈值分别为25.5~27.7 m·s-1和22.7~24.4 m·s-1。两种炸药的反应程度基本一致。