pbx变形破坏的宏细观数值模拟

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1、PBX变形破坏的宏细观数值模拟李生涛2015年6月中图分类号：UDC分类号：PBX变形破坏的宏细观数值模拟作者姓名李生涛学院名称机电学院指导教师戴开达答辩委员会主席申请学位工程硕士学科专业兵器工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月MacroandmicronumericalsimulationofdeformationandfractureofPBXCandidateName：LiShengtaoSchoolorDepartment:SchoolofMechatronicalEn

2、ginneringFacultyMentor:DaiKaidaChair,ThesisCommittee：Prof.**DegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：WeaponEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位

3、论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要本文以PBX炸药为研究对象，建立了宏观及宏细观耦合模型，使用扩展有限元方法，对PBX准静态和动态加载条件下变形破坏过程进行了数值模拟。采用扩展有限元方法对巴西实验进行了计算，计算得到的损伤和变形破坏结果与实验结果吻合较好。同时，对三种改进的巴西实

4、验进行了数值模拟，分析了不同加载形式对圆盘试样的力学响应及变形破坏过程的影响，计算结果表明三种改进巴西实验均可起到减小加载部位接触应力的作用。对半圆盘弯曲实验、单轴压缩含中心斜裂纹块体和带圆孔巴西实验三种静态加载条件下有限元模型进行了数值模拟，获得的裂纹扩展路径与实验破坏形态吻合较好。开展了动态巴西实验数值模拟，对动态加载条件下试样的力学响应和变形破坏进行了计算，获得了加载过程中巴西圆盘的应力场、应变场和裂纹扩展过程，分析了不同加载速度对试样压缩载荷响应和裂纹产生时间的影响。结合Matlab程序

5、建立了PBX的细观模型，使用绑定节点和共用节点两种方法建立了半圆盘三点弯曲实验和三点弯曲实验的宏细观多尺度耦合模型，并进行了静态加载条件下的力学响应和变形破坏的计算，得到了加载过程中应力场、应变场和裂纹扩展路径，并获得了加载力随加载位移变化等曲线，预测得到了两种模型的临界张开位移。关键词：高聚物粘结炸药；扩展有限元方法；变形破坏；数值模拟I北京理工大学硕士学位论文AbstractInthispaper,extendedfiniteelementmethod(XFEM)wasusedtosimul

6、atethedeformationandfailureprocessofpolymer-bondedexplosives(PBX)underthestaticanddynamicloadingconditionsatmacroandmacro–micromultiscalelevel.Thedeformation,damageandfailureprocessofBraziliansTestunderstaticloadingatmacrolevelweresimulatedbyXFEM,the

7、calculationresultswereingoodagreementwithexperimentalresults.Moreover,thecalculationmodelsofthreeimprovedBraziliantestswerebuiltandsimulated,andtheeffectofdifferenceloadingformsonmechanicalresponse,deformationandfracturehavebeenanalyzed.Theresultshow

8、sthatthecontractstresscanbereducedinthesethreeimprovedBrazilianTests.Asemi-circularplatebendingmodel,auniaxialcompressionblockwithacentralrampcrackmodelandadiskwithaholemodelwereestablishedtosimulateunderstaticloading,thecrackpropagationpathandfailur