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基 于 SVM 算 法 的 TATB 基 PBX 单 轴 准 静 态 应 力 应 变 关 系

2 实验部分

2.1 材料与仪器
本研究使用的 TATB 基 PBX，由质量比超过 94%

的 TATB 炸药晶体与质量比低于 6% 的氟橡胶制成。
参 照 GJB772A - 1997 标 准 ，单 轴 拉 伸 实 验 样 品 为
Φ15 mm × 65 mm 的 哑 铃 状 ，单 轴 压 缩 实 验 样 品 为
Φ20 mm×20 mm 的圆柱状。
a. -20 ℃
实验在 Instron‑5582 型材料实验机上进行。
2.2 准静态单轴拉压实验方案

实验分为单轴拉伸和单轴压缩两部分，实验加载
-1 -4
速度为 0.5 mm·min ，折算应变率为 4.16×10 ，属于
准静态范围。依据最大温度间隔不超过 10 ℃，在常用
［20］
温度范围和粘结剂性能转变点附近 密集选点的原
则，在-40~75 ℃内，设计了-40，-30，-20，-15，-5，
5，15，20，25，35，40，45，50，55，60，65，75 ℃17 个实
验温度点，每种实验条件的有效样本不低于 3 发，共计
b. 20 ℃
实验样本数超过 102 发。
图 1
2.3 实验结果 Fig. 1 -20 ℃与 20 ℃下单轴压缩应力应变曲线
Uniaxial compressive stress‑strain curves at - 20 ℃
and 20 ℃
曲线变化规律类似，仅选取-20 ℃和 20 ℃下，单
轴压缩载荷（图 1）与拉伸载荷（图 2）的应力应变曲线
进行分析。
为得到同温度，拉伸与压缩载荷下的应力应变曲
线，首先按单轴拉伸应力为正，单轴压缩应力为负对实
验数据进行标记，然后将最小拉伸和最小压缩应力位
置设为零点，最后在同一坐标系下重构拉伸压缩应力
应变曲线，如图 3。可以看出该 PBX 炸药的应力应变
曲线近似呈现为 S 型，应力应变关系表现出明显的非
线性；拉伸强度与压缩强度相比，数值较低，材料非对
a. -20 ℃
称性显著。
图 4 为 17 个温度点下的拉伸压缩应力应变曲线。
由 图 4 可 知 ，随 温 度 的 升 高 ，压 缩 强 度 由 - 40 ℃ 时
42.41 MPa 降 至 75 ℃ 时 12.64 MPa，拉 伸 强 度
由-40 ℃时 11.55 MPa 降低至 75 ℃时 2.69 MPa，劣
化明显，曲线的非线性特征和拉压非对称性特征也随
之改变。
3 基于 SVM 算法构建应力应变关系式

b. 20 ℃
应力应变关系的描述问题，本质上为一个多元非
图 2
线性回归问题。应力应变关系的描述首先需构建训练 -20 ℃与 20 ℃下单轴拉伸应力应变曲线
Fig.2 Uniaxial tensile stress‑strain curves at -20 ℃ and 20 ℃
集，为 SVM 算法提供基础输入样本，其中 T、ε、σ 分别

CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS 含能材料 2019 年 第 27 卷 第 5 期 （410-416）