Page 83 - 《含能之美》2019封面论文

814 刘睿，韩勇，代晓淦，李明，王军

下 PBX 炸药点火的影响。其中，模型中材料参数 a 代 具有不同初始裂纹特征长度（a=1，2 mm 和 a=3 mm）

表了初始裂纹信息。本研究考虑初始裂纹特征长度的 的 HMX 基 PBX 炸药温升随时间变化云图。其中，撞
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变化，即 a=1，2 mm 和 a=3 mm 三种情况。另外，考虑 击速度 v=45 m∙s 是该类炸药的点火速度阈值，初始
初始裂纹非均匀性特征，假设其分别满足均匀分布 U 裂 纹 特 征 长 度 a=1 mm 是 该 撞 击 条 件 下 的 标 定 结
（0.8，1.2）和正态分布 N（1，0.115）。该两类分布具 果 ［18］ 。调节参数 a=2 mm 和 a=3 mm，计算结果与 a=
有相同的期望和方差，且期望与不考虑初始裂纹分布 1 mm 的计算结果进行比对。计算结果表明，对于圆
a=1 mm 相同。值得强调的是，初始裂纹特征长度 a= 形弹，随着初始裂纹特征长度的增加，炸药温升的区域

1 mm 作为基准模型参数，其他工况下的计算结果与 特征并没有发生明显变化，即温升区域主要集中于炸
该基准模型参数的计算结果进行比对。 药变形区域，但是，炸药中心轴附近区域在整个撞击过
表 1给出了 Visco⁃SCRAM 模型（式（1））和热点模型 程中，并没有显著温升，随后进一步给出详细的解释。
（式（2）和式（3））中的 HMX基 PBX炸药材料参数 ［11，20］ 。 相对较高温度区域并不存在于炸药温升区域的边界
上，而是存在于大致距离中心轴距离 4.5~7 mm 的区
表 1 Visco⁃SCRAM 模型和热点模型材料参数 域内。如图 2 所示，在同一时刻的炸药温升云图表明
Table 1 The materials parameters of Visco ⁃ SCRAM model
and hotspot model 初始裂纹特征长度对温升具有明显影响。初始裂纹特
征长度的增加有利于炸药内部微裂纹表面摩擦生热。
1
υ 0.3 G / MPa 224 (1/τ ) / ms -1 0
1
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a / mm 1 G / MPa 173.8 (1/τ ) / ms -1 7.32 为了进一步认识初始裂纹特征长度对温升的影
2
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m 10 G / MPa 521.2 (1/τ ）/ ms -1 73.2 响，比较了炸药不同位置温升历史曲线。总共选取了
3
c / mm 0.03 G / MPa 908.5 (1/τ ) / ms -1 732 9 个特征位置，如图 3 所示，分别对应了炸药上表面单
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0
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v max / mm∙ms -1 12 G / MPa 687.5 (1/τ ) / ms -1 2000 元 A，B，C，其中，AB=5 mm，AC=14 mm，炸药内部位
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K / MPa∙mm 1/2 15.8
0 置 单 元 D，E，F，其 中 ，AD=6.5 mm，DE=5 mm，DF=
14 mm，以 及 炸 药 下 表 面 单 元 G，H，K，其 中 ，GH=
3 计算结果与讨论 3 mm，GK=5.5 mm。
图 4 给出了在不同的初始裂纹特征长度条件下，
3.1 初始裂纹特征长度对温升的影响 上述 9 个特征位置的温升历史曲线。在低速撞击中，
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图 2 给出了圆形弹速度 v=45 m∙s 撞击条件下， 上表面单元温升最快，其中，单元 B 的温升最明显，意

图 2 不同初始裂纹特征长度条件下炸药温升云图（v=45 m∙s ）
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Fig. 2 The temperature rise distribution in case of different initial crack feature size（v=45 m∙s ）
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Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.10, 2019（812-818） 含能材料 www.energetic-materials.org.cn