炸药是常规武器战斗部的关键材料,在服役中难以避免强动载作用,不同作用下炸药的力学响应及损伤发展是装药发生意外起爆的源头。压缩和剪切作用是两个核心的机制,严重影响着武器装备的安全和可靠使用。考察含能材料的力学性能与损伤发展,特别是对剪切和压剪复合作用的响应,是深入认识起爆机理、研究弹药安全性的基础。本项目首先系统研究和发展了SHPSB(分离式霍普金森压剪杆,Split Hopkinson Pressure Shear Bars)实验技术并进行了拓展应用,最终为研究材料特别是含能材料在压-剪复合加载下的动态力学响应提供了实验支撑;采用该实验技术得到PBX炸药装药的力学响应规律,表明装药破坏模式与加载路径有关;为研究PBX炸药的损伤机理,对PBX炸药的细观损伤断裂模式进行了实验及数值模拟研究,建立了耦合细观微裂纹损伤的粘弹性本构模型(Visco-SCRAM),将该模型编写进LS-DYNA自定义材料模型子程序,对某PBX撞击实验进行了数值模拟,获得了该模型的有效性验证;为考察PBX炸药的安全性,对PBX炸药还进行了复合加载下的摩擦实验研究,并从理论上建立了PBX炸药裂纹摩擦生成热点的细观模型。
英文主题词SHPSB; PBX;combined compression-shear loading; dynamic damage; constitutive model