PBX裂纹扩展的细观及宏细观耦合数值模拟研究.pdf

《PBX裂纹扩展的细观及宏细观耦合数值模拟研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文PBX裂纹扩展的细观及宏细观耦合数值模拟研究NUMERICALSIMULATIONSTUDYOFMESOSCOPICANDMACRO-MESOSCOPICCOUPLINGOFPBXCRACKPROPAGATION沈迎咏哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O346.1.学校代码：10213国际图书分类号：539.4密级：公开工程硕士学位论文PBX裂纹扩展的细观及宏细观耦合数值模拟研究硕士研究生：沈迎咏导师：高晶波副教授申请学位：工程硕士学科：一般力学与力学基础所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classi

2、fiedIndex:O346.1U.D.C:539.4DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringNUMERICALSIMULATIONSTUDYOFMESOSCOPICANDMACRO-MESOSCOPICCOUPLINGOFPBXCRACKPROPAGATIONCandidate：ShenYingyongSupervisor：A.P.GaoJingboAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：GeneralandFundamentalMechani

3、csAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefense：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要高聚物粘结炸药（PolymerBondedExplosives，PBX）是武器杀伤，破坏和动力能源的关键性材料，现代武器系统发展迅速，PBX作为其重要组成部分，其安全性问题十分重要，PBX的损伤、断裂等力学性能的研究也越来越受到重视，需要从多角度出发，综合运用理论，试验，数值模拟的方式进行相关研究，而宏细观耦合数值模拟是连接材

4、料宏观响应和细观机理的有效手段，因此本文关于高聚物粘结炸药的细观及宏细观耦合裂纹扩展的研究对其力学特性的探索具有重要意义。本文的主要研究对象为PBX炸药。本文首先研究PBX炸药的本构关系以及裂纹扩展准则，并确定了利用扩展有限单元法来对PBX构件进行裂纹扩展数值模拟，根据PBX材料在光学显微镜下的实际细观结构，通过matlab平台编写程序建立Voronoi模型以及随机颗粒模型，然后通过Python语言导入有限元软件中生成结构的细观有限元模型。其次，使用前述所建立的PBX材料细观有限元模型对炸药裂纹扩展行为进行数值模拟，分析不同细观结构、载荷形式、颗粒含量等对P

5、BX材料力学性能的影响，得到PBX细观模型的裂纹扩展规律。最后，通过建立PBX炸药三点弯曲梁，三点弯曲拱，巴西圆盘的宏观及宏细观耦合模型，利用扩展有限单元法对模型变形过程中裂纹扩展行为进行数值模拟，得到PBX宏观及宏细观耦合模型的裂纹扩展规律以及断裂失效的临界载荷，对比分析两类模型的断裂特性，进一步阐明细观结构对PBX炸药宏观性能的重要意义。关键词：高聚物粘结炸药；扩展有限元法；细观建模；宏细观耦合模型；裂纹扩展IAbstractAbstractPolymerBondedExplosives(PBX)isthekeymaterialforweaponskil

6、ling,destruction,andpowerenergy.Modernweaponsystemsaredevelopingrapidly.AsanimportantpartofPBX,itssecurityissuesareveryimportant.PBXdamage,Thestudyofmechanicalpropertiessuchasfractureshasalsoreceivedmoreandmoreattention.Itisnecessarytoproceedfrommultipleanglesandcomprehensivelyuset

7、heories,experiments,andnumericalsimulationstoconductrelatedresearch.Macroscopicandmicroscopiccouplednumericalsimulationisthemacroscopicresponseandmeso-mechanismoftheconnectingmaterials.Effectivemeans,therefore,thestudyofthemeso-andmacro-mechanicalcouplinganglesofpolymerbinderexplos

8、ivesisofgreatsignificancet