基于Voronoi建模和Cohesive单元的PBX细观力学模型

作者：李云欣; 朱晓燕; 袁洪魏; 文乾乾; 唐维^*

来源：火炸药学报, 2023, 1-9.

DOI：10.14077/j.issn.1007-7812.202307001

• 高聚物粘结炸药(PBX)
• 细观力学
• 拉伸强度
• 代表体积单元(RVE)

细观结构力学模型的建立是PBX炸药力学性能研究和安全研究中的重要研究方向，而目前关于PBX的细观力学模型，存在模型结构与真实PBX细观形貌不符、破坏行为描述不全面（仅考虑界面脱粘）、研究对象单一（大多针对PBX-9501）等问题。面向以上问题，建立了基于Voronoi建模和Cohesive单元的PBX细观力学模型。首先，基于光学显微镜下的细观结构图，采用Voronoi方法构建了更贴近实际形貌的PBX炸药细观模型。然后，采用内聚力有限元方法在炸药晶体内部、粘结剂内部及炸药颗粒/粘结剂界面处都引入了Cohesive单元，以在二维尺度上实现任意路径破坏行为的模拟。最后，针对某HMX基-F2311粘结剂炸药和某HMX基-F2313粘结剂炸药标定了模型参数，模拟了这两种炸药的准静态拉伸行为，并分析了两种炸药在拉伸破坏过程中的细观机理，数值模拟结果与试验结果吻合良好。该研究结果有望在炸药配方设计和细观结构调控等方面获得较好应用。

• 单位
  中国工程物理研究院化工材料研究所