升温和降温引起TATB基PBX炸药脱黏的数值分析

作者：范正杰; 刘占芳^*

来源：应用数学和力学, 2020, 41(09): 956-973.

• PBX
• Voronoi理论
• 炸药晶粒-黏结剂界面
• 炸药晶粒体积分数

高聚物黏结炸药(polymer-bonded explosive, PBX)是含能颗粒与黏结剂组成的、具有微结构的非均质材料.热力环境下,PBX出现损伤是由晶粒与黏结剂及其界面的力学性能导致的.基于Voronoi理论与Monte Carlo的级配思想,建立了五种晶粒体积分数的PBX二维几何模型.考虑温度变化对晶粒和黏结剂热力学特性的影响,引入双线性本构模型描述晶粒-黏结剂界面的力学性质.数值研究了升温和降温过程PBX界面损伤机理.结果表明,升温时主要由较大的界面切向应力使得界面出现脱黏,降温时界面上的法向拉应力是界面脱黏的主要因素.相较升温阶段,降温过程更易产生界面脱黏,符合实验观察的结果.随着炸药晶粒体积分数的增加,降温后界面的残余刚度更大,表明提高PBX晶粒体积分数有助于降低界面脱黏.当晶粒体积分数越相近时,各晶粒粒径越趋于一致,则在界面上的损伤程度就越小.

• 单位
  航天学院; 重庆大学; 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室