高聚物粘結炸藥蠕變行為的近場動力學模擬方法

李 潘, 郝志明, 劉永平, 甄文強

(中國工程物理研究院總體工程研究所, 四川 綿陽 621999)

1 引 言

近場動力學(PD)是一種新的基于非局部思想的無網格方法。在分析破壞問題時有限元、有限差分等傳統方法會產生裂紋尖端奇異性,擴展有限元雖然已經解決了很多裂紋擴展和連接問題,但在分析三維裂紋擴展和群裂紋等復雜破壞問題時面臨挑戰。無網格法消除了網格依賴性,但在模擬斷裂時遇到了張力不穩定問題。分子動力學方法也被用來模擬裂紋擴展和連接問題,但存在計算時間長、計算效率低等問題。PD方法兼有分子動力學方法和無網格方法的優點,避免了傳統方法在面臨不連續問題時的奇異性,又突破了分子動力學方法在計算尺度上的缺陷。因此,該方法在研究損傷、斷裂、失穩等問題時具有明顯優勢。PD方法還有待發展,傳統的粘彈性、塑性以及彈、塑、粘性耦合的材料性質在PD本構模型中的表述尚待深入研究[1-3]。

瀝青、混凝土、高聚物、固體推進劑、高聚物粘結炸藥等廣泛應用于國民經濟建設和國防工業中,在溫度和機械載荷的作用下呈現出明顯的非線性粘彈性特征,這類材料力學行為的研究越來越受到重視[4-6]。孟紅磊[7]提出了一種含累積損傷的非線性粘彈性本構方程來描述推進劑的拉伸應力-應變關系,并將其引入有限元分析中獲得了較好的計算結果。馮震宇[8]將非線性粘彈性朱-王-唐本構模型應用于飛機風擋的數值模擬,結果表明本構模型較好地模擬了風擋材料的力學行為。……