PBX模擬材料壓剪應(yīng)力狀態(tài)下的冪函數(shù)M-C強(qiáng)度準(zhǔn)則與失效特性

賈 東，高 洋，陳勇梅，周燕良，郝志明，黃西成

（中國工程物理研究院總體工程研究所，四川 綿陽 621999）

1 引言

高聚物粘結(jié)炸藥（PBX）是以炸藥晶體顆粒為主體加上高聚物粘結(jié)劑、鈍感劑等經(jīng)一定工藝合成的顆粒復(fù)合材料。在武器系統(tǒng)中，PBX 炸藥部件既是物理功能件也是力學(xué)結(jié)構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題是武器工程中一個亟待解決的關(guān)鍵問題，所以，建立PBX 炸藥材料的強(qiáng)度準(zhǔn)則對于武器結(jié)構(gòu)的設(shè)計和分析有著重要意義。

研究表明，PBX 在力學(xué)性能上具有明顯的拉壓不對稱性，其失效破壞模式與其所處的應(yīng)力狀態(tài)息息相關(guān)，在拉伸應(yīng)力狀態(tài)下主要呈現(xiàn)出張裂破壞，在剪切、壓縮以及圍壓狀態(tài)下則主要呈現(xiàn)出剪切破壞［1-3］。目前，國內(nèi)外關(guān)于PBX 拉伸破壞行為的研究已經(jīng)很多［4-8］，但對于剪切破壞的研究還相對較少，D.A.Wiegand［9-11］等人較早開展了PBX 在單軸壓縮和圍壓狀態(tài)下的剪切破壞強(qiáng)度分析，并認(rèn)為在低圍壓應(yīng)力狀態(tài)下Coulomb 準(zhǔn)則是適用的；美國Los Alamos 國家實(shí)驗室的Stevens［12］針對PBX 9501 的單軸拉伸和壓縮實(shí)驗結(jié)果，采用線性M-C 準(zhǔn)則擬合得到了其強(qiáng)度包羅線。李俊玲等［13］對PBX 開展了動態(tài)壓縮實(shí)驗研究，發(fā)現(xiàn)M-C 準(zhǔn)則對PBX 剪切破壞行為的描述與實(shí)驗結(jié)果較為吻合；唐維等［14-15］采用端部約束下的圓柱壓潰實(shí)驗，分析了某TATB 基PBX 的失效破壞強(qiáng)度，認(rèn)為在三向壓縮狀態(tài)下M-C 準(zhǔn)則的描述精度更高，針對PBX 模擬材料開展了不同圍壓下的三軸壓縮實(shí)驗，獲得了軸向壓縮強(qiáng)度的變化規(guī)律。從已有的研究情況來看，M-C 準(zhǔn)則是最適用于材……