高性能高聚物黏結(jié)炸藥壓制成型研究進(jìn)展與展望

孫海濤 詹梅 樊曉光 郭靖 韓超 張君

摘要：壓裝型高聚物黏結(jié)炸藥（PBX）因具有優(yōu)異的爆轟性能和力學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代高效毀傷武器戰(zhàn)斗部。未來(lái)作戰(zhàn)環(huán)境和戰(zhàn)略需求的不斷變化，促使壓裝型PBX朝著高質(zhì)量、高安全、高效率成型制造的方向發(fā)展。綜述了壓裝型PBX在成型質(zhì)量與性能調(diào)控、壓制安全性、自動(dòng)化制造三方面的相關(guān)研究現(xiàn)狀及面臨的問(wèn)題。首先探討了PBX在成型質(zhì)量與性能調(diào)控方面的研究進(jìn)展，包括炸藥顆粒致密化演變規(guī)律與密度均勻性、損傷演化機(jī)制與界面性能調(diào)控、殘余應(yīng)力檢測(cè)與調(diào)控；進(jìn)而分析討論了PBX的壓制安全性以及在數(shù)字化和自動(dòng)化制造方面的研究現(xiàn)狀；最后基于對(duì)研究現(xiàn)狀的分析，展望了PBX壓制成型領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)與面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：高聚物黏結(jié)炸藥；壓制成型；成型質(zhì)量；安全性；數(shù)字化

中圖分類號(hào)：TJ55

DOI：10.3969/j.issn.1004132X.2024.01.016

Research Progresses and Prospects of Compression Molding of

High-performance PBX

SUN Haitao1 ZHAN Mei1 FAN Xiaoguang1 GUO Jing2 HAN Chao2 ZHANG Jun3

1.School of Materials Science and Engineering，Northwestern Polytechnical University，Xian，710072

2.Institute of Chemical Materials，China Academy of Engineering Physics，Mianyang，Sichuan，621900

3.China National Heavy Machinery Research Institute Co.，Ltd.，State Key Laboratory of Metal

Extrusion and Forging Equipment Technology，Xian，710032

Abstract： Pressed PBX was widely used in modern high-efficiency damage weapon warheads due to their excellent detonation and mechanics properties. The continuous changes in the future combat environment and strategic requirements were driving the development of pressed PBX towards high quality， high safety， and efficient molding and manufacturing. Thus， the current research status and problems facing the pressed PBX in molding quality and performance control， compression molding safety， and automatic manufacture were summarized herein. Firstly， the research progresses in the control of forming quality and performance of PBX was explored， including the evolution law and density inhomogeneity of explosive particle densification， damage evolution mechanism and interface performance control， residual stress detection and control. Furthermore， the compression molding safety of PBX and the current research status in digital and automatic manufacture were analyzed and discussed. Finally， based on the analysis of the current research progresses， the future development trends and challenges in the field of PBX compression molding were prospected.

Key words： polymer bonded explosives（PBX）; compression molding; molding quality; safety; digitization

0 引言

高聚物黏結(jié)炸藥（polymer bonded explosives，PBX）是由奧克托金（HMX）、黑索金（RDX）或者CL-20（C6H6NO）等高能炸藥為主體，以高聚物為黏結(jié)劑，再與其他添加劑混合配制而成的一種高分子基復(fù)合材料。作為近代軍用混合炸藥的典型代表，PBX炸藥具有能量密度高、安定性能良好且易于加工成型的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于常規(guī)武器、核武器等各種戰(zhàn)斗部裝藥以及火箭推進(jìn)劑等領(lǐng)域［1-2］。

壓制成型作為一種古老且重要的裝藥方法，可有效提高PBX炸藥的裝藥密度和爆轟威力，在PBX炸藥的成型制造領(lǐng)域具有不可替代的地位。近年來(lái)，國(guó)際戰(zhàn)爭(zhēng)局勢(shì)的日益緊張、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜惡劣以及新型武器彈藥的迅速發(fā)展，對(duì)壓裝型PBX炸藥的成型質(zhì)量及性能、壓制安全性以及數(shù)字化自動(dòng)化水平提出了更高的要求。然而，PBX炸藥壓制成型作為典型的“黑箱”過(guò)程，面臨著實(shí)驗(yàn)觀測(cè)難度大、致密化過(guò)程中顆粒演變行為和密度演化規(guī)律復(fù)雜、多物理場(chǎng)多刺激源下材料敏感性強(qiáng)易產(chǎn)生初始損傷和殘余應(yīng)力、界面強(qiáng)度低、壓制安全性有待提高、生產(chǎn)效率低等眾多科學(xué)與技術(shù)難題，嚴(yán)重制約了高性能PBX炸藥未來(lái)的發(fā)展。

鑒于上述分析，本文首先介紹了PBX炸藥壓制成型工藝原理及分類；之后對(duì)PBX炸藥壓制成型過(guò)程中的成型質(zhì)量與性能調(diào)控、壓制安全性以及數(shù)字化和自動(dòng)化方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納、總結(jié)和分析；最后，對(duì)PBX炸藥壓制成型領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了展望。

1 PBX炸藥壓制成型原理及分類

1.1 模壓成型過(guò)程及分類

模壓成型即鋼模壓制成型，其壓制過(guò)程（圖1）通常是將預(yù)制好的造型粉（0.2～2 mm左右）倒入不銹鋼模具中，在壓機(jī)上通過(guò)沖頭加壓的方式將散粒體炸藥壓制成具有一定形狀、尺寸和強(qiáng)度的高致密化藥柱，之后經(jīng)過(guò)保壓、卸載、退模等流程獲得所需成型藥柱［1］。作為目前應(yīng)用最廣泛的壓裝成型工藝，模壓成型具有工藝簡(jiǎn)便、對(duì)設(shè)備要求低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。

隨著模壓成型工藝的不斷發(fā)展，模壓成型目前主要可分為單向模壓、雙向模壓、冷壓壓制和熱壓壓制幾大類。相較于單向壓制，雙向壓制采取上下沖頭對(duì)藥柱兩端同時(shí)加壓的方式，可縮短相對(duì)壓制距離，提高藥柱內(nèi)部密度均勻性。相較于室溫下的冷壓壓制，熱壓壓制在裝藥前需要提前對(duì)模具和原材料進(jìn)行預(yù)熱處理，使壓藥時(shí)的環(huán)境溫度處于高聚物黏結(jié)劑軟化點(diǎn)以上，以保證成型過(guò)程中高聚物黏結(jié)劑充分軟化，提高藥柱的塑性和可壓性。

1.2 等靜壓成型原理及特點(diǎn)

等靜壓成型的原理是根據(jù)流體力學(xué)中的帕斯卡定律，將待成型部件連同外部橡膠包套放入高壓容器內(nèi)，在一定溫度和壓力下，通過(guò)流體介質(zhì)向橡膠軟模和壓坯施加各向均勻的壓力，從而獲得高致密化構(gòu)件（圖2［3］）。

相較于模壓成型，等靜壓成型具有受力環(huán)境均勻、柔性化水平高的工藝優(yōu)勢(shì)，并可大幅提高炸藥件的密度均勻性和力學(xué)性能［4］，在大長(zhǎng)徑比、形狀復(fù)雜炸藥件的生產(chǎn)制造中具有一定的優(yōu)勢(shì)。但由于等靜壓成型工藝復(fù)雜、設(shè)備昂貴、生產(chǎn)效率低，在常規(guī)武器彈藥的應(yīng)用推廣中受到一定的限制。

2 PBX炸藥壓制成型質(zhì)量與性能調(diào)控

2.1 PBX炸藥致密化演變規(guī)律與密度均勻性

PBX炸藥的壓制成型過(guò)程是松散炸藥顆粒在熱力載荷下發(fā)生劇烈結(jié)構(gòu)演變而致密化的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)成型過(guò)程的精確可控是制造高質(zhì)量高可靠PBX炸藥未來(lái)發(fā)展的迫切需求，然而該過(guò)程卻面臨著成型觀測(cè)難度大、致密化成型過(guò)程中顆粒演變行為多樣、密度演化規(guī)律復(fù)雜、均勻性差等難題，這嚴(yán)重阻礙了PBX炸藥先進(jìn)成型制造技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái)，隨著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展以及數(shù)值模擬計(jì)算水平的不斷提高，眾多學(xué)者對(duì)致密化成型過(guò)程中顆粒演變行為、密度演化規(guī)律及其均勻性問(wèn)題開(kāi)展了相關(guān)研究。

2.1.1 PBX炸藥顆粒致密化行為及演變規(guī)律

PBX炸藥顆粒致密化演變是一個(gè)涉及宏觀尺度造型顆粒變形以及細(xì)觀尺度多相介質(zhì)間復(fù)雜結(jié)構(gòu)演化的多尺度力學(xué)行為。闡明壓制過(guò)程中宏觀造型顆粒的形態(tài)演變規(guī)律以及細(xì)觀尺度下晶體、黏結(jié)劑的致密化行為是實(shí)現(xiàn)PBX炸藥成型質(zhì)量調(diào)控的關(guān)鍵難題。目前對(duì)該過(guò)程的研究主要分為致密化結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)表征和致密化演變過(guò)程的模擬計(jì)算兩類，表1匯總了目前在致密化結(jié)構(gòu)表征和數(shù)值模擬方面的主要研究方法及其適用問(wèn)題、優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比。

在宏觀造型顆粒的形態(tài)演變方面，張偉斌等［5］利用高分辨率Ｘ射線層析成像技術(shù)無(wú)損觀測(cè)獲得了單向溫模壓PBX炸藥致密化過(guò)程中顆粒排列方式，發(fā)現(xiàn)造型顆粒在成型后其形態(tài)沿壓制方向呈扁長(zhǎng)形、沿徑向呈多邊形分布。戴斌等［6-7］將圓片狀可變形材料植入造型顆粒層中，同時(shí)與錐束微焦點(diǎn)CT（computed tomography）技術(shù)相結(jié)合，建立了造型顆粒壓制致密化成型過(guò)程結(jié)構(gòu)演變動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)，揭示了致密化成型過(guò)程中內(nèi)部顆粒形態(tài)演變規(guī)律，見(jiàn)圖3［5-7］。

為獲得細(xì)觀尺度多相介質(zhì)的復(fù)雜致密化行為及演變規(guī)律，白亮飛等［8］采用中子小角散射（SANS）技術(shù)分析了PBX炸藥內(nèi)部中子小角散射信號(hào)隨成型壓力的演變規(guī)律（見(jiàn)圖4），并利用Porod定理獲得了不同壓力下細(xì)觀尺度多相介質(zhì)間界面面積的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)成型壓力較大時(shí)，除了顆粒被壓實(shí)外，顆粒內(nèi)部有大量的黏結(jié)劑流動(dòng)至炸藥晶體表面。該項(xiàng)工作從實(shí)驗(yàn)角度驗(yàn)證了PBX炸藥在細(xì)觀尺度的微結(jié)構(gòu)演變行為，并對(duì)多相介質(zhì)間不同界面進(jìn)行了分類定量表征，為闡明細(xì)觀尺度微結(jié)構(gòu)演變規(guī)律及其內(nèi)在物理機(jī)制建立了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

近年來(lái)，學(xué)者們?yōu)樯钊虢沂綪BX炸藥致密化過(guò)程中細(xì)觀結(jié)構(gòu)演變行為及致密化機(jī)制，開(kāi)始對(duì)顆粒致密化演變行為進(jìn)行細(xì)觀尺度模擬。其中，唐紅等［9］采用物質(zhì)點(diǎn)法研究了PBX炸藥顆粒在致密化演變過(guò)程中的細(xì)觀力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)在壓制前期，炸藥顆粒在壓力作用下發(fā)生重排，壓塊內(nèi)部出現(xiàn)明顯應(yīng)力梯度；當(dāng)進(jìn)入壓制后期，炸藥顆粒主要產(chǎn)生塑性變形，壓塊內(nèi)部應(yīng)力梯度隨之逐漸減小。HU等［10］采用XCT（X-ray computed tomography）原位掃描試驗(yàn)獲得了造型粉顆粒三維形貌信息，通過(guò)壓縮試驗(yàn)獲得了單顆粒壓縮特性，之后基于離散元（DEM）方法，建立了具有真實(shí)三維結(jié)構(gòu)特征的聚合物晶體復(fù)合顆粒的DEM模型（見(jiàn)圖5），揭示了壓縮成型致密化過(guò)程中顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)演變及致密化機(jī)理。GUO等 ［11］通過(guò)實(shí)驗(yàn)和離散元（DEM）法模擬，研究了晶體尺寸對(duì)奧克托今（HMX）基PBX炸藥模壓致密化和細(xì)觀力學(xué)行為的影響，發(fā)現(xiàn)在相同壓力下，晶體尺寸越大，相對(duì)破碎率越大，進(jìn)而導(dǎo)致密度增大，機(jī)械強(qiáng)度降低。

綜上所述，學(xué)者們通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、無(wú)損檢測(cè)以及模擬計(jì)算等手段初步探明了PBX炸藥在壓制過(guò)程中的顆粒致密化行為及規(guī)律，并建立了相應(yīng)的理論體系和數(shù)值模型。然而，針對(duì)PBX炸藥在動(dòng)態(tài)壓縮下造型顆粒內(nèi)部細(xì)觀尺度的原位表征技術(shù)相對(duì)缺乏，這使得目前對(duì)顆粒致密化演變行為的研究主要停留在宏觀尺度造型顆粒的結(jié)構(gòu)演變方面，而針對(duì)顆粒內(nèi)部細(xì)觀尺度上譬如晶體、黏結(jié)劑等微結(jié)構(gòu)的致密化演變研究仍相對(duì)較少，特別是不同尺度間致密化行為的關(guān)聯(lián)機(jī)制尚不清晰，這些將是接下來(lái)亟需研究的重點(diǎn)。

2.1.2 PBX炸藥密度分布規(guī)律及均勻性

隨著未來(lái)武器戰(zhàn)斗部對(duì)PBX炸藥爆轟波的精確輸出形式以及環(huán)境適應(yīng)性要求的不斷提高，人們對(duì)PBX炸藥件密度分布及均勻性要求變得更加嚴(yán)苛，對(duì)致密化程度高且均勻性良好PBX炸藥的制造需求也越來(lái)越大。

密度是反映顆粒材料在致密化成型后材料內(nèi)部質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)密度分布規(guī)律的精確檢測(cè)和調(diào)控成為提升炸藥件綜合性能的重要手段。對(duì)此，學(xué)者們開(kāi)展了大量的研究工作，表2匯總了目前主要的密度檢測(cè)方法和調(diào)控策略。

為提高PBX炸藥件密度分布的檢測(cè)精度，并獲得密度演化規(guī)律，田勇等［12］研制了炸藥柱徑向密度分布γ射線透射法無(wú)損檢測(cè)裝置。與排水法測(cè)密度相比，該裝置具有高精確性和高自動(dòng)化的特點(diǎn)，該裝置為精確無(wú)損檢測(cè)炸藥柱局部密度分布提供了一種有效途徑。楊雪海等［13］建立了雙標(biāo)準(zhǔn)CT同步對(duì)稱截面掃描模型（見(jiàn)圖6，圖中1號(hào)、2號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)密度件，0號(hào)為待測(cè)密度件，ρ1、ρ2、ρ0分別為三者的體密度，CT0i、CT1i、CT2i分別為對(duì)應(yīng)截面CT值，ρa(bǔ)ir為空氣密度，CTair為空氣CT值），將其與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，分別揭示了標(biāo)準(zhǔn)PBX密度件與復(fù)雜構(gòu)型密度件內(nèi)部截面CT灰度值的分布規(guī)律，該項(xiàng)技術(shù)提高了PBX截面密度測(cè)試的準(zhǔn)確性。劉鵬華等［14］采用小角X射線散射技術(shù)（SAXS）和排水法研究了不同溫度下PBX構(gòu)件內(nèi)部的密度演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在某個(gè)壓制溫度下PBX構(gòu)件內(nèi)部密度值會(huì)發(fā)生突變。張遠(yuǎn)舸等［15-16］采用傳統(tǒng)的壓制方程，探明了在冷壓和熱壓條件下不同加載階段PBX炸藥內(nèi)部密度演化規(guī)律，并基于經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)算法支持向量機(jī)（SVM）的回歸算法，將時(shí)間因素引入到不同加載階段的映射關(guān)系中，得到了從壓力、溫度和時(shí)間到密度的更高維度映射。

炸藥件的密度均勻性決定了構(gòu)件質(zhì)量的均勻程度及其爆轟性能，然而，炸藥件密度均勻性受成型工藝影響較大，這是由于模壓成型過(guò)程中炸藥顆粒與模具壁以及炸藥顆粒間不可避免地存在著流動(dòng)摩擦，這導(dǎo)致沿壓制方向?qū)a(chǎn)生不同程度的壓力損耗，從而造成藥柱內(nèi)部產(chǎn)生密度不均勻現(xiàn)象，嚴(yán)重影響炸藥件的力學(xué)性能。而等靜壓成型具有更加均勻的受力環(huán)境，在PBX炸藥密度均勻性以及力學(xué)性能提升方面具有巨大優(yōu)勢(shì)。

從20世紀(jì)末開(kāi)始，學(xué)者們綜合對(duì)比了等靜壓成型相較于模壓成型在提高密度均勻性方面的工藝優(yōu)勢(shì)，并揭示了成型參數(shù)對(duì)密度均勻性的影響規(guī)律。其中，張鋒等［17］采用等靜壓成型開(kāi)展了PBX-01炸藥壓制性能研究，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)模壓成型件相比，等靜壓PBX-01炸藥件成型過(guò)程受力均勻，CT圖像顯示不同部位內(nèi)部質(zhì)量均勻（見(jiàn)圖7）。張德三等［18］研究了等靜壓成型過(guò)程中溫度、保壓時(shí)間、壓制次數(shù)等壓制參數(shù)對(duì)成型密度的影響規(guī)律，并將其過(guò)渡到大型部件的成型，取得了良好的結(jié)果。梁華瓊等［3，19］在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了不同壓力和初始相對(duì)裝藥密度下橡膠等靜壓成型性能的演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在160 MPa的成型壓力、62%的初始相對(duì)裝藥密度下，成型構(gòu)件的軸向密度差可以降低至0.4%左右，通過(guò)延長(zhǎng)保壓時(shí)間可有效提高炸藥件壓實(shí)密度。AZHDAR等［20］研究了粉末聚合物高速壓實(shí)（HVC）工藝，通過(guò)增加壓實(shí)量和壓實(shí)方向，研究了在有松弛輔助和無(wú)松弛輔助情況下，壓實(shí)材料的壓實(shí)特性和表面形貌，以及如何通過(guò)松弛輔助來(lái)提高壓實(shí)粉末床上下表面的均勻致密性和上表面的均勻性。

近年來(lái)，隨著超聲能場(chǎng)在成型制造領(lǐng)域的興起，有學(xué)者開(kāi)始將其應(yīng)用于PBX炸藥壓制成型過(guò)程中，以明確超聲能場(chǎng)下的顆粒演變行為及其在調(diào)控壓坯均勻性方面的作用。LYU等［21］設(shè)計(jì)了超聲輔助PBX壓實(shí)技術(shù)及設(shè)備，發(fā)現(xiàn)超聲振動(dòng)可使PBX壓實(shí)件的密度增大，直徑膨脹和密度差減小，并通過(guò)分析微觀結(jié)構(gòu)演變行為揭示了密度分布機(jī)理（見(jiàn)圖8），發(fā)現(xiàn)在超聲振動(dòng)作用下，顆粒重排形成“致密”結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸變小，從而導(dǎo)致顆粒密度增大。劉春澤等［22］設(shè)計(jì)了PBX代用粉體超聲成型裝置，探明了超聲波振動(dòng)對(duì)PBX炸藥成型的作用效果，發(fā)現(xiàn)超聲波輔助下壓坯密度相對(duì)提高了1.79%，CT 成像結(jié)果顯示壓坯均勻性有一定的提高。

綜上所述，等靜壓成型在提高密度均勻性方面具有巨大的工藝優(yōu)勢(shì)，然而，由于等靜壓成型存在工藝復(fù)雜、設(shè)備昂貴、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，目前在常規(guī)武器彈藥的成型制造中尚未得到大范圍推廣，接下來(lái)亟需解決等靜壓成型的效率問(wèn)題，從而擴(kuò)大其制造產(chǎn)能和應(yīng)用領(lǐng)域。此外，學(xué)者們探索了超聲能場(chǎng)在提高模壓件密度均勻性方面的內(nèi)在潛力，這對(duì)未來(lái)進(jìn)一步發(fā)展多能場(chǎng)輔助PBX炸藥成型制造技術(shù)具有重要意義。然而，目前超聲能場(chǎng)輔助技術(shù)主要用于模壓成型，在等靜壓成型中的應(yīng)用研究尚有待建立，在后續(xù)研究中，或可考慮將超聲能場(chǎng)應(yīng)用于等靜壓成型，以探索超聲能場(chǎng)在成型效率提高方面的效用。

2.2 PBX炸藥損傷演化與界面性能調(diào)控

PBX炸藥作為一種脆性含能晶體高度填充（約90%）的高分子基復(fù)合材料，其內(nèi)部多相介質(zhì)間物理屬性存在顯著差異，且對(duì)壓力、溫度等成型參數(shù)敏感，特別是脆性含能晶體在壓制成型過(guò)程中熱力載荷作用下易發(fā)生劇烈破碎，在晶體內(nèi)部、晶體與黏結(jié)劑界面處可能產(chǎn)生微裂紋、微空洞等初始細(xì)觀損傷，這將導(dǎo)致炸藥件力學(xué)性能降低和起爆熱點(diǎn)增加，嚴(yán)重威脅其服役性能和安全性能，因此，揭示壓制過(guò)程中細(xì)觀損傷的演化規(guī)律與機(jī)制，探明界面黏結(jié)特性并實(shí)現(xiàn)界面性能調(diào)控具有重要意義。

2.2.1 PBX炸藥損傷演化規(guī)律及內(nèi)在機(jī)制

材料宏觀尺度上的斷裂破壞往往是細(xì)觀尺度上的損傷缺陷在外部載荷作用下逐漸演化的結(jié)果。PBX炸藥內(nèi)部不同尺度下?lián)p傷行為的發(fā)生將直接對(duì)武器彈藥的安全性及可靠性產(chǎn)生不同程度的影響。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)PBX炸藥在不同尺度下的損傷演化規(guī)律及內(nèi)在機(jī)制進(jìn)行了大量研究工作。

在宏觀斷裂方面，目前學(xué)者主要借助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和圖像分析的方法表征宏觀損傷行為及分布情況。其中，CHATTI等［23］介紹了一種PBX模擬材料宏觀損傷行為的原始實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)拉伸、壓縮、交替拉伸/壓縮、受限壓縮、通道模具和動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（dynamic mechanical analysis ， DMA），研究了不同加載狀態(tài)下?lián)p傷誘導(dǎo)的各向異性和材料行為中的有效性。為揭示PBX炸藥在加載狀態(tài)下表面宏觀裂紋的動(dòng)態(tài)演化行為，許盼盼等［24］采用計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）技術(shù)探究了單軸壓縮下PBX模擬材料損傷演化行為，并將試件表面灰度分析與數(shù)字圖像相關(guān)（DIC）方法相結(jié)合，捕捉了加載過(guò)程中PBX模擬材料表面裂紋擴(kuò)展過(guò)程（見(jiàn)圖9）。此外，LI等［25］采用瑞利面波層析成像方法對(duì)聚合物黏結(jié)炸藥的表面裂紋進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，并利用有裂紋和無(wú)裂紋試樣中瑞利面波傳播的實(shí)測(cè)信號(hào)進(jìn)行層析成像，重建了缺陷圖像，發(fā)現(xiàn)采用最優(yōu)傳感器陣列和形狀因子計(jì)算方法生成的圖像與實(shí)際缺陷形狀吻合較好。該方法進(jìn)一步為PBX表面缺陷的檢測(cè)、定位和成像提供了新的途徑。為精確捕捉材料內(nèi)部的損傷分布，WANG等［26］將聲發(fā)射（AE）和數(shù)字圖像相關(guān)（DIC）方法相結(jié)合（見(jiàn)圖10），對(duì)單軸壓縮下PBX炸藥的損傷演化進(jìn)行了測(cè)量，通過(guò)聲發(fā)射（AE）測(cè)量全局損傷演化，采用DIC觀察局部（空間）損傷分布，研究發(fā)現(xiàn)，主導(dǎo)定位帶（dominant localization band， DLB）在試樣的損傷和斷裂中起著關(guān)鍵作用。

上述研究主要為宏觀斷裂行為的表征分析，而目前對(duì)宏觀斷裂機(jī)制研究的相關(guān)報(bào)道較為缺乏，這是由于宏觀斷裂的發(fā)生往往是由細(xì)觀尺度損傷不斷累積和演化造成的，因此，對(duì)細(xì)觀損傷的演化及機(jī)制研究是國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直以來(lái)關(guān)注的重點(diǎn)。

在細(xì)觀損傷方面，從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，學(xué)者們?yōu)楂@得PBX炸藥在細(xì)觀尺度上的損傷演化規(guī)律及內(nèi)在機(jī)制，分別從實(shí)驗(yàn)研究和模擬計(jì)算兩方面開(kāi)展了大量相關(guān)研究。

實(shí)驗(yàn)研究方面，國(guó)外早期的研究思路是將壓制實(shí)驗(yàn)與電鏡觀測(cè)相結(jié)合，通過(guò)對(duì)細(xì)觀結(jié)構(gòu)的表征分析來(lái)反映材料內(nèi)部細(xì)觀損傷演化規(guī)律。其中，SKIDMORE等［27］對(duì)樣品剖切后，在掃描電鏡下觀察壓制過(guò)程不同階段的PBX炸藥細(xì)觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)炸藥晶體在壓制過(guò)程中主要發(fā)生晶體的破碎和孿晶變形。PETERSON等［28］利用晶體粒度來(lái)表征PBX構(gòu)件的細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)對(duì)比不同壓制條件下PBX炸藥晶體粒度，揭示了壓制成型條件對(duì)細(xì)觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)壓制壓力越大，晶體粒度越小，這從側(cè)面驗(yàn)證了材料內(nèi)部晶體破碎現(xiàn)象及其隨壓力變化的演化規(guī)律。BURNSIDE等［29］對(duì)比了松裝狀態(tài)和壓制后的炸藥晶體形態(tài)和粒度，揭示了壓制過(guò)程晶體的破碎和重排過(guò)程，并利用前后晶體顆粒的比表面積來(lái)表征炸藥晶體的破碎程度。

在此基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)學(xué)者進(jìn)一步分析了壓制條件和材料參數(shù)對(duì)細(xì)觀損傷的影響規(guī)律。梁華瓊等［30-32］研究了不同壓制條件下PBX晶體的損傷演化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)顆粒破碎及孿晶形成與成型壓力成正相關(guān)。張偉斌等［33］借助X射線微層析成像（X-CT）技術(shù)研究了不同溫壓成形工藝對(duì)PBX炸藥內(nèi)部三維初始細(xì)觀損傷分布的影響（見(jiàn)圖11），并統(tǒng)計(jì)對(duì)比了三種成型工藝下初始細(xì)觀損傷種類和尺寸，結(jié)果表明，單向、雙向模壓法成型的PBX炸藥內(nèi)部存在著百微米至毫米尺度的初始細(xì)小裂紋和一些殘余孔隙，而軟模溫等靜壓法能避免這些初始細(xì)觀損傷的產(chǎn)生，其研究結(jié)果為不同溫壓成形PBX炸藥熱力承載下斷裂行為及機(jī)制研究提供了基礎(chǔ)。閆冠云等［34］利用X射線小角散射（SAXS）技術(shù)研究了熱損傷奧克托金（HMX）基PBX炸藥內(nèi)部微空洞演變規(guī)律，對(duì)比分析了壓力、溫度及PBX晶體尺寸對(duì)熱力加載下PBX炸藥內(nèi)部微空洞形成及長(zhǎng)大的影響規(guī)律，結(jié)果表明，富含大晶體尺寸的PBX樣品內(nèi)部微空洞含量達(dá)到峰值的速度更快。劉佳輝等［35-36］對(duì)比了粒度分布對(duì)含能晶體損傷程度的影響，發(fā)現(xiàn)隨著PBX晶體粒徑的增大，其包覆效果和力學(xué)強(qiáng)度降低，在晶體尖端和棱角處更易發(fā)生破碎從而形成裂紋，而采用兩種粒度的PBX級(jí)配，可減小壓制過(guò)程中晶體的損傷程度。

將壓制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)表征分析相結(jié)合，可有效捕捉材料表面和內(nèi)部損傷行為的復(fù)雜演化過(guò)程。然而PBX炸藥損傷行為的發(fā)生往往受到多種因素的影響，特別是在細(xì)觀尺度，單純依靠實(shí)驗(yàn)手段難以有效揭示多因素影響下?lián)p傷演化的內(nèi)在物理機(jī)制，借助PBX炸藥細(xì)觀力學(xué)模型可有效模擬多相介質(zhì)在復(fù)雜物理場(chǎng)下的細(xì)觀力學(xué)行為及損傷演化過(guò)程，并揭示不同誘因下?lián)p傷演化的內(nèi)在物理機(jī)制。對(duì)此，接下來(lái)將主要圍繞細(xì)觀力學(xué)本構(gòu)模型、細(xì)觀損傷行為、細(xì)觀損傷演化機(jī)制三方面展開(kāi)討論。

構(gòu)建合理的細(xì)觀力學(xué)本構(gòu)模型是研究材料力學(xué)行為和開(kāi)展細(xì)觀損傷模擬的關(guān)鍵。XU等［37］建立了可描述PBX黏彈塑性變形的物理模型，在黏彈性統(tǒng)計(jì)裂紋力學(xué)模型（Visco-SCRAM）的基礎(chǔ)上加入塑性部分來(lái)描述PBX的黏彈塑性變形，分別從宏觀和細(xì)觀角度研究PBX在不同減速環(huán)境下的力學(xué)響應(yīng)。IQBAL等［38］采用流變本構(gòu)模型來(lái)表征聚合物黏結(jié)炸藥中黏結(jié)劑的細(xì)觀力學(xué)行為，利用恒定的剪切應(yīng)變率、剪切應(yīng)力松弛和在較寬的溫度和應(yīng)變率范圍內(nèi)獲得的單調(diào)拉伸試驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定黏結(jié)劑的材料性能。LIU等［39-40］提出了一種力學(xué)本構(gòu)模型，該模型結(jié)合了孔隙率模型和黏彈塑性損傷模型，研究了PBX的不可逆體積壓實(shí)、應(yīng)變速率和壓力耦合等復(fù)雜力學(xué)行為對(duì)其力學(xué)強(qiáng)度的影響。CHATTI等［41］提出了一種新的具有損傷誘導(dǎo)各向異性的黏彈性微平面模型，構(gòu)建了準(zhǔn)靜態(tài)載荷作用下PBX炸藥的力學(xué)本構(gòu)關(guān)系，分析了模型對(duì)應(yīng)變?cè)隽看笮『图虞d方向的敏感性。

上述細(xì)觀力學(xué)本構(gòu)模型的構(gòu)建為后續(xù)細(xì)觀損傷行為的模擬研究提供了基礎(chǔ)，而對(duì)細(xì)觀損傷行為的精確模擬分析是揭示損傷演化機(jī)制的關(guān)鍵。目前對(duì)細(xì)觀損傷行為的數(shù)值模擬主要集中于材料屬性（晶體顆粒幾何特征參數(shù)與黏結(jié)劑性能等）以及加載環(huán)境（受力形式、溫度場(chǎng)）對(duì)細(xì)觀損傷行為（顆粒破碎、界面脫粘、微裂紋擴(kuò)展）的影響方面。其中，HUANG等［42］通過(guò)實(shí)施黏彈性相場(chǎng)斷裂（PFF）方法研究了PBX炸藥在壓縮下的斷裂行為，發(fā)現(xiàn)顆粒尺寸和體積分?jǐn)?shù)對(duì)PBX炸藥斷裂行為的影響不同，破壞強(qiáng)度隨顆粒尺寸的增大而減小，但隨顆粒體積分?jǐn)?shù)的增大而增大。YEAGER等［43］建立了PBX炸藥壓縮過(guò)程中的原位成像損傷模型，研究了不同黏結(jié)劑剛度對(duì)黏結(jié)劑流動(dòng)和界面脫粘的影響規(guī)律。MANNER等［44］開(kāi)展了HMX基PBX炸藥壓縮過(guò)程的細(xì)觀損傷研究，借助Micro-CT實(shí)時(shí)觀測(cè)了PBX晶體的破碎以及形貌的轉(zhuǎn)變，并通過(guò)有限元模擬了不同應(yīng)變下晶體/黏結(jié)劑界面脫粘行為（見(jiàn)圖12）。沈迎詠［45］采用擴(kuò)展有限元法研究了PBX炸藥細(xì)觀模型和宏細(xì)觀耦合模型的裂紋擴(kuò)展行為。YANG等［46-47］建立了一種考慮微裂紋和微孔洞演化規(guī)律的損傷黏彈塑性模型，并應(yīng)用于DREXH流體力學(xué)程序中，預(yù)測(cè)了聚合物黏結(jié)炸藥在復(fù)雜動(dòng)載條件下的整體力學(xué)行為，并揭示其可能的失效模式。XUE等［48］建立了改進(jìn)的微裂紋微孔洞組合模型（CMM），研究了聚合物黏結(jié)炸藥在高溫加載條件下的損傷行為。

基于材料內(nèi)部細(xì)觀損傷行為，為進(jìn)一步揭示細(xì)觀損傷演化的內(nèi)在物理機(jī)制，WALTERS等［49］建立了拉伸載荷下HTPB黏結(jié)劑和PBX晶體分層的內(nèi)聚力有限元模型，采用內(nèi)聚力有限元模型模擬了改性HTPB黏結(jié)劑和PBX晶體之間界面的退化和分層機(jī)制。BARUA等［50-52］建立了一種用于定量聚合物黏結(jié)炸藥微觀結(jié)構(gòu)熱機(jī)械響應(yīng)的內(nèi)聚有限元模型，研究了大變形、熱機(jī)械耦合下界面微裂紋的失效機(jī)制和摩擦加熱問(wèn)題。ARORA等［53］建立了塑性黏結(jié)炸藥微結(jié)構(gòu)在拉伸作用下的損傷變形有限元模型，在二維和三維的理想假設(shè)下，模擬了具有相同尺寸分布和體積分?jǐn)?shù)的微結(jié)構(gòu)對(duì)變形損傷的影響機(jī)制。發(fā)現(xiàn)顆粒的幾何形狀在決定破壞的開(kāi)始和斷裂的嚴(yán)重程度方面起著至關(guān)重要的作用。WANG等［54-55］建立了聚合物黏結(jié)劑和界面的損傷黏彈性模型，發(fā)現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)的非均勻性是造成應(yīng)力、應(yīng)變和損傷場(chǎng)不均勻的原因。在動(dòng)態(tài)壓縮條件下，晶體斷裂是主要的破壞機(jī)制，而在動(dòng)態(tài)拉伸條件下界面脫粘是主要的破壞機(jī)制。DENG等［56］采用三維周動(dòng)力學(xué)（PD）方法和隨機(jī)微模方法建立了PBX材料的數(shù)值模型，能夠捕捉PBX炸藥固有的微觀結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性。DMI（damage mode index）分析表明，顆粒間損傷是導(dǎo)致界面強(qiáng)度較低的主要原因。上述研究主要集中于界面脫粘機(jī)制研究，這是由于組成界面的晶體和黏結(jié)劑間物理屬性差異顯著，界面成為材料內(nèi)部最薄弱區(qū)域，而目前對(duì)晶體破碎和微裂紋擴(kuò)展內(nèi)在物理機(jī)制研究仍相對(duì)缺乏。

除針對(duì)上述壓制過(guò)程中的損傷演化研究，目前國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者對(duì)壓制后PBX炸藥在加工、運(yùn)輸、服役等過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊、加熱等多種載荷環(huán)境下的損傷演化行為及內(nèi)在機(jī)制也進(jìn)行了相對(duì)成熟的科學(xué)研究，積累了大量研究方法和理論成果，這對(duì)今后進(jìn)一步研究壓制過(guò)程中的損傷行為及內(nèi)在機(jī)制具有重要的借鑒和指導(dǎo)意義。

其中，HUANG等［57］采用基于黏結(jié)的近動(dòng)力學(xué)模型研究了PBX炸藥在沖擊載荷作用下的動(dòng)態(tài)損傷響應(yīng)。通過(guò)定義的雙線性本構(gòu)模型很好地捕捉了PBX的軟化行為。XIAO等［58］設(shè)計(jì)了兩個(gè)不同的低速碰撞實(shí)驗(yàn)來(lái)研究PBX炸藥沖擊損傷特性，分析了PBX在不同沖擊載荷作用下的損傷機(jī)理及斷裂模式。PAULSON等［59］利用同步X射線輻射進(jìn)行了高速相襯成像實(shí)驗(yàn)，觀察了簡(jiǎn)化的PBX炸藥在低速?zèng)_擊下的內(nèi)部裂紋行為，發(fā)現(xiàn)晶體質(zhì)量對(duì)PBX的損傷行為有明確的影響。KANG等［60-61］將黏彈性本構(gòu)模型、彈黏塑性本構(gòu)模型和雙線性黏聚接觸模型應(yīng)用于數(shù)值流形方法（NMM）程序中，用C語(yǔ)言編程的開(kāi)源代碼描述爆炸顆粒/黏結(jié)劑界面的變形和破壞，研究了PBXs的拉壓不對(duì)稱、初始缺陷對(duì)其細(xì)觀結(jié)構(gòu)破壞模式和宏觀有效抗拉強(qiáng)度的影響。DANDEKAR等［62］利用超聲振動(dòng)下典型PBX細(xì)觀結(jié)構(gòu)的有限元模擬，了解了顆粒結(jié)構(gòu)對(duì)PBX局部溫升的影響。PARKER等［63］采用高分辨率同步X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影技術(shù)，原位觀察了兩種PBX炸藥組合物在慢速率的熱軌道上加熱測(cè)試從熱逃逸到點(diǎn)火結(jié)束的熱暴露孔隙度演化規(guī)律。

上述研究從不同角度揭示了PBX炸藥損傷演化行為、規(guī)律及內(nèi)在機(jī)制。然而，目前針對(duì)PBX炸藥在壓制成型過(guò)程中的損傷演化研究仍相對(duì)薄弱，這是由于在壓制成型過(guò)程中誘發(fā)損傷的潛在因素眾多，損傷的演化對(duì)加載環(huán)境及自身微結(jié)構(gòu)組成敏感，損傷缺陷種類多樣，而對(duì)壓制成型過(guò)程中的損傷演化行為與機(jī)制研究仍需進(jìn)一步挖掘，特別是對(duì)晶體破碎和微裂紋擴(kuò)展的內(nèi)在物理機(jī)制研究相對(duì)缺乏，有待深入探索。現(xiàn)有的細(xì)觀損傷模型主要集中于單晶模型或者局部區(qū)域多晶模型，加載環(huán)境多數(shù)較為單一，而PBX炸藥內(nèi)部富含不同特征結(jié)構(gòu)區(qū)域，不同區(qū)域加載環(huán)境和微結(jié)構(gòu)差異致使損傷演化的影響機(jī)制不同，如何揭示復(fù)雜加載環(huán)境與不同微結(jié)構(gòu)下PBX炸藥多類型損傷缺陷的產(chǎn)生機(jī)制成為目前面臨的關(guān)鍵難題和未來(lái)建模的主要方向。此外，由于壓制過(guò)程處于完全密閉狀態(tài)，對(duì)不同尺度下?lián)p傷演化過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和捕捉困難，亟需發(fā)展針對(duì)PBX炸藥壓制成型過(guò)程損傷演化的多尺度原位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)。綜上所述，壓制成型過(guò)程損傷誘發(fā)因素不清晰、加載環(huán)境和微結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜多樣、針對(duì)損傷演化過(guò)程的多尺度原位表征技術(shù)不成熟成為限制目前壓制成型過(guò)程中損傷演化研究的主要因素，針對(duì)上述問(wèn)題的深入分析將是未來(lái)研究的重點(diǎn)。

2.2.2 PBX炸藥界面黏結(jié)特性及界面性能調(diào)控

由于不同特征結(jié)構(gòu)的炸藥晶體與黏結(jié)劑組成的PBX界面間黏結(jié)特性存在嚴(yán)重差異，且界面作用力較弱，成為制約PBX部件力學(xué)性能的核心問(wèn)題，以及高填充PBX復(fù)合材料中最薄弱、最難以控制的環(huán)節(jié)，因此，闡明PBX炸藥界面黏結(jié)特性并實(shí)現(xiàn)界面性能有效調(diào)控已經(jīng)成為高性能PBX炸藥結(jié)構(gòu)件未來(lái)發(fā)展面臨的關(guān)鍵難題。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，PBX炸藥的界面黏結(jié)特性對(duì)材料內(nèi)部晶體構(gòu)成、黏結(jié)劑組分以及外部成型工藝和溫度/載荷環(huán)境均表現(xiàn)出強(qiáng)烈的敏感性。其中，HERMAN等［64］采用5碘2 脫氧尿苷（IDOX）作為PBX炸藥模擬替代材料，綜合研究了晶體粒徑分布、黏結(jié)劑組成變化以及壓制溫度對(duì)抗壓強(qiáng)度和彈性模量的影響，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，粒徑分布、黏結(jié)劑組成和壓制條件對(duì)材料的柔韌性和界面強(qiáng)度有可測(cè)量的影響。唐明峰等［65-68］具體分析了晶體尺寸對(duì)PBX的界面黏結(jié)作用的影響，發(fā)現(xiàn)晶體尺寸越大，晶體包覆率越小，而在大尺寸晶體附近更易發(fā)生界面脫粘行為，隨著晶體尺寸減小，界面分布數(shù)量增大，界面強(qiáng)度有所增大。吳永炎等［69］采用分子動(dòng)力學(xué)方法分別對(duì)晶體與4種氟聚物黏結(jié)劑 F2314、F2311、VitonA和 F2614 間的結(jié)合能進(jìn)行模擬計(jì)算，發(fā)現(xiàn)界面黏結(jié)強(qiáng)度取決于晶體與黏結(jié)劑間的結(jié)合能大小，其中F2311黏結(jié)劑與主體炸藥間的結(jié)合能最大，界面相容性最好，生成的PBX界面體系最穩(wěn)定。劉永剛［70］研究了成型工藝對(duì)PBX表面電子結(jié)合能及界面黏結(jié)性能的影響，結(jié)果表明相對(duì)于初始造型粉，熱壓成型后藥柱的表面電子結(jié)合能明顯增大，界面黏結(jié)作用增強(qiáng)。LYU等［71］采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法進(jìn)一步研究對(duì)比了溫度和應(yīng)變速率對(duì)TATB-F2314界面黏結(jié)性能的影響，對(duì)TATB-F2314界面上混合相進(jìn)行表征發(fā)現(xiàn)，TATB-F2314的界面結(jié)構(gòu)和黏結(jié)性能主要取決于溫度和應(yīng)變速率，F(xiàn)2314在玻璃化溫度下發(fā)生了延性脆性轉(zhuǎn)變，這對(duì)TATB-F2314的結(jié)構(gòu)演化和失效機(jī)制有很大影響。在準(zhǔn)靜態(tài)或低應(yīng)變速率拉伸條件下，斷裂主要出現(xiàn)在F2314上，而在高應(yīng)變速率拉伸條件下，斷裂主要轉(zhuǎn)移到界面互混相附近的TATB層。該模擬結(jié)果為PBX的設(shè)計(jì)、制備和安全使用提供了依據(jù)。

除了調(diào)整工藝參數(shù)和材料組分、建立界面敏感性分析以外，學(xué)者們開(kāi)始嘗試開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)新的界面材料和結(jié)構(gòu)，以獲得新的性能和更高的界面強(qiáng)度。近年來(lái)，納米顆粒填充材料和表面涂層技術(shù)的興起為PBX炸藥界面性能的調(diào)控研究提供了新思路。LIN等［72-73］采用水懸浮法制備了以0.05%～0.5 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）石墨烯改性的TATB基PBX炸藥，同時(shí)構(gòu)建了一種新型自增強(qiáng)PBX炸藥，發(fā)現(xiàn)納米TATB顆粒的加入明顯提高了PBX炸藥的存儲(chǔ)模量、強(qiáng)度和韌性。LI等［74］基于生物激發(fā)的超分子化學(xué)提供共價(jià)和非共價(jià)相互作用的協(xié)同效應(yīng)，設(shè)計(jì)了含鄰苯二酚的合成聚合物（CSP）中間層，使PBX炸藥晶體與含氟聚合物黏結(jié)劑之間的界面相互作用顯著增強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度顯著提高（拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度均提高40%以上）。ZENG等［75］以聚多巴胺（PDA）層的羥基為二次反應(yīng)平臺(tái)，將典型的含能晶體TATB利用聚多巴胺（PDA）層的強(qiáng)黏附性能牢牢地包覆在TATB表面，然后將兩個(gè)具有脂肪和芳香結(jié)構(gòu)的HBPs接枝在TATB表面，制備了4種高負(fù)載高分子含能復(fù)合材料（見(jiàn)圖13），由于界面得到強(qiáng)化，試件的拉伸強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別提高了26.5%和19.8%。YAN等［76］提出了一種基于微尺度混沌平流的微流控結(jié)晶系統(tǒng)（MCS），用于控制和優(yōu)化PBX炸藥的結(jié)晶環(huán)境，制備出粒徑分布窄、形貌規(guī)則、晶體質(zhì)量高的炸藥顆粒，在此基礎(chǔ)上選用四種典型的黏結(jié)劑對(duì)納米六硝基二苯乙烯（納米HNS）進(jìn)行涂裝，研究了黏結(jié)劑對(duì)HNS晶體的表面改性和包覆機(jī)理。HE等［77］基于形貌和結(jié)構(gòu)表征、接觸角測(cè)量和小角中子散射（SANS）測(cè)量，設(shè)計(jì)了一系列多層核殼-TATB顆粒，將HBPs通過(guò)“graft-from”途徑原位接枝到聚多巴胺（PDA）表面，然后采用水懸浮造粒法將聚合物黏結(jié)劑溶液滴入爆炸懸浮液中，制備了TATB基PBX復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚合物殼含量?jī)H為1.5 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度最高。

綜上所述，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)PBX炸藥界面黏結(jié)特性及界面性能調(diào)控進(jìn)行了極具探索性的研究，系統(tǒng)分析了晶體構(gòu)成、黏結(jié)劑組分以及工藝環(huán)境對(duì)構(gòu)件內(nèi)部晶體黏結(jié)劑界面性能的影響規(guī)律，并基于納米顆粒填充材料和表面涂層技術(shù)建立了PBX界面性能調(diào)控策略，然而，對(duì)該方面潛在問(wèn)題的深入研究仍有待進(jìn)行。

在界面黏結(jié)特性方面，現(xiàn)有研究主要集中于成型前原材料構(gòu)成和外部工藝參數(shù)對(duì)成型后界面的敏感性分析方面，尚未考慮壓制成型過(guò)程對(duì)材料結(jié)構(gòu)和界面性能的影響。而壓制成型過(guò)程是一個(gè)涉及多物理場(chǎng)且具有復(fù)雜變形歷史的過(guò)程，該過(guò)程材料內(nèi)部伴隨有晶體破碎、黏結(jié)劑流動(dòng)等劇烈的微結(jié)構(gòu)演變，其中晶體尺寸、形貌以及黏結(jié)層厚度等界面結(jié)構(gòu)參數(shù)均發(fā)生了變化，界面結(jié)構(gòu)參數(shù)的劇烈變化使得界面黏結(jié)性能產(chǎn)生動(dòng)態(tài)演變，因此揭示壓制成型過(guò)程中多物理場(chǎng)及復(fù)雜變形歷史下的微結(jié)構(gòu)演變對(duì)界面黏結(jié)性能的影響具有重要意義。對(duì)此，筆者認(rèn)為可從以下幾方面展開(kāi)研究：首先，闡明晶體破碎、黏結(jié)劑流動(dòng)與新生界面的定量關(guān)系，如探明破碎后晶體尺寸、形貌以及黏結(jié)層厚度對(duì)界面強(qiáng)度的定量影響規(guī)律；其次揭示溫度場(chǎng)下黏結(jié)劑的軟化流動(dòng)對(duì)晶體破碎后新生界面的包覆行為，其中如何真實(shí)準(zhǔn)確地表征和模擬黏結(jié)劑的流動(dòng)是目前面臨的關(guān)鍵難題；最后，開(kāi)展保壓/卸載過(guò)程對(duì)界面脫粘行為的定量化研究，特別是卸載過(guò)程中黏結(jié)劑的回彈對(duì)界面黏結(jié)性能的定量作用規(guī)律及內(nèi)在機(jī)制尚不清晰。

在界面性能調(diào)控方面，現(xiàn)有調(diào)控策略主要為通過(guò)外部引入新材料、生成新結(jié)構(gòu)來(lái)提高界面力學(xué)性能，然而，目前研究中尚未考慮引入新材料/結(jié)構(gòu)后材料內(nèi)部的組分、含量將產(chǎn)生不同程度的變化，特別是不同成分新材料的引入是否會(huì)影響PBX的爆轟性能仍未可知，筆者認(rèn)為接下來(lái)可對(duì)此展開(kāi)相關(guān)研究。

2.3 PBX炸藥殘余應(yīng)力檢測(cè)與調(diào)控

PBX炸藥在壓制過(guò)程中經(jīng)歷了復(fù)雜的熱力加載歷史，導(dǎo)致成型后壓制件內(nèi)部不可避免地存在著殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的存在嚴(yán)重降低了炸藥件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命，使其在低應(yīng)力狀態(tài)下易產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象［78-80］。實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力的精確檢測(cè)和有效調(diào)控是提高PBX炸藥件內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵。

2.3.1 PBX炸藥殘余應(yīng)力檢測(cè)

建立殘余應(yīng)力的精確檢測(cè)方法、探明殘余應(yīng)力的分布及演化規(guī)律，是實(shí)現(xiàn)材料內(nèi)部殘余應(yīng)力調(diào)控的首要條件。按照測(cè)試方法對(duì)目標(biāo)構(gòu)件是否造成破壞，可將殘余應(yīng)力測(cè)試方法分為有損檢測(cè)和無(wú)損檢測(cè)兩大類，有損檢測(cè)主要包括鉆孔法、剝層法、電化學(xué)腐蝕法等，無(wú)損檢測(cè)主要包括Ｘ射線衍射法、中子衍射法、超聲波法、云紋干涉法等。由于PBX炸藥對(duì)載荷較為敏感，有損檢測(cè)存在安全性問(wèn)題，因此，目前對(duì)PBX炸藥殘余應(yīng)力的檢測(cè)多采用無(wú)損檢測(cè)法［81-82］。另外，鉆孔法在有損檢測(cè)法中對(duì)構(gòu)件的破壞程度相對(duì)較小，因此在PBX炸藥殘余應(yīng)力的測(cè)量中也少有應(yīng)用。

接下來(lái)，將簡(jiǎn)要介紹目前主要應(yīng)用于PBX炸藥殘余應(yīng)力檢測(cè)的五種方法，包括鉆孔法、Ｘ射線衍射法、中子衍射法、超聲波法、云紋干涉法。

鉆孔法是目前工程應(yīng)用最廣泛的殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，其原理為：將待測(cè)構(gòu)件鉆孔，然后通過(guò)測(cè)量孔周圍釋放完殘余應(yīng)力后產(chǎn)生的應(yīng)變，進(jìn)而計(jì)算出該點(diǎn)的應(yīng)力值。該方法操作簡(jiǎn)便、設(shè)備價(jià)格低，但該方法受人為因素（鉆孔速度、應(yīng)變片貼合度等）影響較大。

Ｘ射線衍射法的測(cè)試原理為：以測(cè)量衍射角的偏移為基礎(chǔ)得到應(yīng)變，然后通過(guò)彈性力學(xué)計(jì)算得到殘余應(yīng)力。該方法具有檢測(cè)精度高、無(wú)破壞等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是檢測(cè)深度較淺，受表面狀態(tài)干擾較大。

中子衍射法的測(cè)試原理與Ｘ射線衍射法相似，同樣是基于布拉格衍射，根據(jù)衍射峰角度以及晶面間距的變化計(jì)算殘余應(yīng)力值，區(qū)別在于中子的穿透能力更強(qiáng)，解決了Ｘ射線衍射法探測(cè)深度不足的問(wèn)題，因此，中子衍射法可檢測(cè)材料更深層殘余應(yīng)力，且檢測(cè)精度高。缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴、便攜性差，工程應(yīng)用受限。

超聲波法利用材料的聲彈性理論，也就是材料加載應(yīng)力的變化會(huì)導(dǎo)致超聲波在材料內(nèi)部傳播速度變化的原理，通過(guò)測(cè)量超聲波在材料內(nèi)傳播速度的變化，從而得出殘余應(yīng)力的變化。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不受材料尺寸影響，可同時(shí)測(cè)試表層與不同深度殘余應(yīng)力的分布，使用安全，設(shè)備簡(jiǎn)便，缺點(diǎn)是自身波長(zhǎng)較長(zhǎng)、聲速較低、應(yīng)力所引起的聲速變化量微小，精度有限。

云紋干涉法是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代光測(cè)力學(xué)方法，其原理為：利用試件柵衍射出的翹曲波前相互干涉產(chǎn)生代表位移等值線的干涉條紋，根據(jù)衍射波干涉條紋的形狀和變化量計(jì)算出試件表面發(fā)生的變形分布和變化量，通過(guò)計(jì)算得出位移和應(yīng)力。該方法具有靈敏度高、條紋質(zhì)量好、可在室外實(shí)時(shí)觀測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在殘余應(yīng)力測(cè)試方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

5種PBX殘余應(yīng)力檢測(cè)方法對(duì)比如表3所示。

總的來(lái)說(shuō)，殘余應(yīng)力檢測(cè)方法繁多，但目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)PBX炸藥殘余應(yīng)力檢測(cè)的相關(guān)研究和報(bào)道相對(duì)較少。已有的研究中，學(xué)者們主要采用不同檢測(cè)方法對(duì)不同處理工藝、不同材料成分、不同載荷狀態(tài)下的殘余應(yīng)力演化規(guī)律進(jìn)行了測(cè)量與分析。

雍志華等［83］采用鉆孔法初步測(cè)試確定了PBX藥柱內(nèi)部殘余應(yīng)力的存在，之后通過(guò)Ｘ射線衍射法對(duì)比分析了熱處理前后PBX炸藥件殘余應(yīng)力的變化規(guī)律，結(jié)果顯示PBX炸藥件內(nèi)部殘余應(yīng)力主要集中于邊緣位置，通過(guò)熱處理或靜置處理可有效降低殘余應(yīng)力。溫茂萍等［84］采用基于VKα靶的X射線衍射方法測(cè)試獲得了不同黏結(jié)劑含量下PBX炸藥殘余應(yīng)力的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)PBX中黏結(jié)劑含量為0時(shí)，構(gòu)件內(nèi)部殘余應(yīng)力主要為拉應(yīng)力，隨著黏結(jié)劑含量增大，殘余應(yīng)力逐漸減小，當(dāng)PBX中黏結(jié)劑含量增大到9%時(shí)，構(gòu)件內(nèi)部殘余應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力。王延珺等［85］采用基于反向組合高斯牛頓配準(zhǔn)算法的局部數(shù)字體圖像方法獲得了PBX試件內(nèi)部具有亞體素精度的三維應(yīng)變場(chǎng)，之后基于獲得的應(yīng)變場(chǎng)以及胡克定律重建了PBX試件內(nèi)部的三維應(yīng)力場(chǎng)。PAN等［86］利用Digimat-FE軟件模擬分析了PBX炸藥應(yīng)力分布，并設(shè)計(jì)了一套高效的超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)材料的應(yīng)力分布和細(xì)裂紋群。周海強(qiáng)等［87］建立了基于激光超聲掠面縱波的PBX炸藥模擬材料內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)新型高效無(wú)損檢測(cè)方法，并搭建了PBX炸藥模擬材料應(yīng)力在線激光超聲無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（見(jiàn)圖14），測(cè)量了不同加載狀態(tài)下激光超聲掠面縱波信號(hào)（見(jiàn)圖15），發(fā)現(xiàn)超聲掠面縱波的傳播方向與應(yīng)力方向平行時(shí)聲速變化明顯，聲速相對(duì)變化量與應(yīng)力成近似線性增大的關(guān)系。該項(xiàng)研究初步驗(yàn)證了激光超聲掠面縱波對(duì)于PBX模擬材料內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)檢測(cè)的可行性。徐堯等［88］在中子殘余應(yīng)力譜儀（RSND）上水平安裝了2 kN雙絲桿拉伸臺(tái)（見(jiàn)圖16），采用原位中子應(yīng)力測(cè)量技術(shù)在線測(cè)試了PBX炸藥內(nèi)部應(yīng)力隨外部載荷狀態(tài)的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)中子衍射測(cè)量晶格間距的變化與應(yīng)力成近似線性增大的關(guān)系。該項(xiàng)研究探索了中子衍射方法在研究PBX炸藥內(nèi)應(yīng)力方面的可行性。劍橋大學(xué)的Cavendish實(shí)驗(yàn)室成功采用云紋干涉法檢測(cè)了PBX的定量位移和微觀應(yīng)力，該成果為深入研究核彈頭的老化效應(yīng)提供了支撐［89］。

2.3.2 PBX炸藥殘余應(yīng)力調(diào)控

對(duì)PBX炸藥成型后構(gòu)件內(nèi)部殘余應(yīng)力的有效調(diào)控是改善成型質(zhì)量和構(gòu)件性能的關(guān)鍵。目前對(duì)PBX炸藥成型件的調(diào)控主要通過(guò)熱處理的方法。蘭瓊等［90］通過(guò)低壓熱處理的方法將炸藥件放入等靜壓后處理機(jī)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用該后處理方法能在短時(shí)間內(nèi)有效釋放PBX炸藥件內(nèi)部殘余應(yīng)力，并能抑制藥柱長(zhǎng)大，改善炸藥件內(nèi)部質(zhì)量。田勇等［91］將PBX試樣放置于50 ℃下，進(jìn)行了累積9天的熱處理試驗(yàn)，之后采用超聲波特性參量檢測(cè)了熱處理試樣內(nèi)部殘余應(yīng)力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PBX試樣的超聲波增益和聲速值在熱處理過(guò)程中均呈現(xiàn)出趨同的特征，通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚碛兄谔岣逷BX壓制件內(nèi)部質(zhì)量的均勻程度。

綜上所述，學(xué)者們采用鉆孔法、Ｘ射線衍射法等方法對(duì)PBX炸藥內(nèi)部殘余應(yīng)力進(jìn)行了檢測(cè)分析，并獲得了殘余應(yīng)力的演化規(guī)律，同時(shí)通過(guò)后處理等手段對(duì)其進(jìn)行了調(diào)控。然而殘余應(yīng)力對(duì)PBX炸藥的壓制參數(shù)、組分構(gòu)成以及內(nèi)部損傷缺陷較為敏感，多相介質(zhì)間熱物理性能的嚴(yán)重差異導(dǎo)致?lián)p傷缺陷分布較為隨機(jī)，這使得殘余應(yīng)力的來(lái)源及分布復(fù)雜，仍難以闡明。而目前對(duì)殘余應(yīng)力的檢測(cè)尚處于成型件的定性分析階段，對(duì)整個(gè)成型過(guò)程殘余應(yīng)力的產(chǎn)生及演化機(jī)制研究尚不清晰，且目前對(duì)殘余應(yīng)力的調(diào)控主要依賴于后期二次處理，難以進(jìn)行針對(duì)性預(yù)防與精確化調(diào)控。

3 PBX炸藥壓制安全性與數(shù)字化自動(dòng)化工藝分析

3.1 PBX炸藥壓制安全性分析

炸藥材料在“撞擊、摩擦、熱、靜電”四大刺激作用下，能夠自行發(fā)生急劇的化學(xué)反應(yīng)，瞬間釋放出大量能量，進(jìn)而發(fā)生爆炸和沖擊。1960年美國(guó) Livermore 實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行 PBHNL 和PBX9404壓制過(guò)程中，由于炸藥材料在高溫高壓環(huán)境下釋放氣體，在密閉環(huán)境中氣體無(wú)處釋放，達(dá)到一定閾值后產(chǎn)生了爆炸；2018年美國(guó) Los Alamos 實(shí)驗(yàn)室 PBX-9501壓制藥柱時(shí)，由于原材料雜質(zhì)或是模具設(shè)計(jì)原因，在炸藥壓制過(guò)程時(shí)發(fā)生爆炸。可以看出，無(wú)論炸藥在壓制還是裝配過(guò)程中都會(huì)涉及上述四大刺激，達(dá)到一定條件后會(huì)發(fā)生爆炸，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此需要對(duì)炸藥壓裝成型過(guò)程進(jìn)行安全性分析。

對(duì)于炸藥壓制過(guò)程的安全分析，美國(guó)能源部炸藥安全委員會(huì)1985年通過(guò)全面嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范化的試驗(yàn)研究，系統(tǒng)地建立了炸藥研究、制造、裝配、運(yùn)輸、貯存和使用中的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，制定了《炸藥安全手冊(cè)》，并不斷地進(jìn)行修訂、添加和完善，完善修訂時(shí)間長(zhǎng)達(dá)約40年，由美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Livermore national laboratory， LLNL ）的“work smart standards”小組定期進(jìn)行鑒定和批準(zhǔn)，對(duì)不同感度類別的炸藥加工做出了安全層級(jí)劃分，但相關(guān)評(píng)價(jià)方法、試驗(yàn)的結(jié)論數(shù)據(jù)和使用標(biāo)準(zhǔn)未對(duì)外公開(kāi)。除此之外，英國(guó)Cavendish實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)的LLNL實(shí)驗(yàn)室針對(duì)影響壓制安全的炸藥“熱點(diǎn)”形成機(jī)理開(kāi)展了相關(guān)研究，結(jié)果表明“熱點(diǎn)”的形成主要由高熔點(diǎn)物質(zhì)的相互摩擦導(dǎo)致。上述研究結(jié)果都對(duì)炸藥壓裝過(guò)程的安全性積累了一定經(jīng)驗(yàn)，起到了歷史性的作用。

近年來(lái)，學(xué)者們?cè)趯?duì)壓制安全性不斷規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化的同時(shí)，開(kāi)始逐漸將關(guān)注點(diǎn)集中到提升壓制材料自身安全性方面。BAO等［92］研究了熱塑性聚氨酯（Estane5703）作為黏結(jié)劑和氟橡膠（F2604）作為黏結(jié)劑對(duì)HMX基PBX炸藥的沖擊安全性，發(fā)現(xiàn)由于Estane5703的黏結(jié)強(qiáng)度更高，含Estane5703的炸藥比含F(xiàn)2604的炸藥具有更高的沖擊安全性。HUANG等［93］研制了一種自愈合聚合物黏結(jié)劑，該含氟聚合物凝膠黏結(jié)劑為PVDF-co-HFP（CH2-CF2和CF2-CF（CF3）的共聚物）/EMIOTf（1乙基3甲基咪唑三氟甲磺酸鹽）/石墨烯三元復(fù)合材料，通過(guò)自愈合聚合物黏結(jié)劑的自我愈合能力，極大地提高了PBX炸藥的穩(wěn)定性和安全性。DU等［94］制備了一系列NTO/ HMX復(fù)合炸藥，并對(duì)其進(jìn)行了表征，研究了NTO對(duì)配方性能的影響，特別是安全性能的影響。WANG等［95］采用高溫碳化和氣固疊氮化反應(yīng)制備出對(duì)靜電鈍感的碳疊氮化銅復(fù)合材料，有效地改善了高能起爆藥敏感、不安全的特點(diǎn)，降低了該材料在受到外界弱刺激下的敏感程度。

然而，上述研究的重點(diǎn)主要集中于是否直接發(fā)生爆炸、燃燒等現(xiàn)象和后果的判定上，對(duì)炸藥壓制安全的判斷也只是單純地依靠材料自身的感度。面對(duì)日益擴(kuò)大的 PBX 壓裝藥柱生產(chǎn)需求，現(xiàn)有炸藥壓制安全試驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法較為粗放，很難做到分類分級(jí)和摸清安全邊界。除此之外，對(duì)現(xiàn)有壓裝工藝過(guò)程安全認(rèn)知不夠深入，沒(méi)有形成壓制工藝過(guò)程的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，也都極大地限制了壓制成型工藝的安全高效發(fā)展。

3.2 PBX炸藥壓制成型數(shù)字化和自動(dòng)化工藝分析

炸藥壓制成型過(guò)程數(shù)字化是指綜合利用數(shù)理建模、數(shù)值模擬、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)字控制等現(xiàn)代信息技術(shù)，在虛擬空間中構(gòu)建出能反映炸藥實(shí)體在物理空間內(nèi)壓制成型狀態(tài)的數(shù)字化模型，通過(guò)虛擬空間數(shù)字化模型與物理空間成型狀態(tài)的交互作用，模擬、監(jiān)控、診斷和預(yù)測(cè)復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)炸藥實(shí)體在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的成型過(guò)程、狀態(tài)和行為，以此實(shí)現(xiàn)成型制造過(guò)程炸藥件產(chǎn)品幾何特征與結(jié)構(gòu)性能的精準(zhǔn)優(yōu)化與控制的目標(biāo)［96］。

PBX炸藥壓制成型過(guò)程是一個(gè)涉及多物理場(chǎng)、多尺度、多階段、多參數(shù)相交互的復(fù)雜成型過(guò)程，實(shí)現(xiàn)PBX炸藥壓制成型過(guò)程數(shù)字化通常需要做到以下幾方面：①建立面向成型制造全生命周期、具有豐富材料基因庫(kù)、工藝數(shù)據(jù)庫(kù)和模擬仿真技術(shù)支持的數(shù)字化成型制造系統(tǒng)，可在虛擬數(shù)字環(huán)境下并行、協(xié)同地實(shí)現(xiàn)成型制造過(guò)程的全數(shù)字化設(shè)計(jì)與優(yōu)化［97-98］。②構(gòu)建成型加工外場(chǎng)與炸藥型性參數(shù)的在線感知與物理場(chǎng)重構(gòu)技術(shù)。譬如發(fā)展激光、圖像等光學(xué)檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)微米級(jí)幾何形狀的非接觸式測(cè)量；建立成型過(guò)程工況、加工能場(chǎng)、材料演變過(guò)程的精確感知模型；發(fā)展基于有限測(cè)量點(diǎn)信息的多物理場(chǎng)重構(gòu)方法等［99］。③建立反饋系統(tǒng)和信息同步系統(tǒng)，通過(guò)虛擬空間數(shù)字化模型預(yù)測(cè)產(chǎn)品的精度、性能、缺陷等，并實(shí)時(shí)反饋到物理空間中，以更高的效率、更低的成本優(yōu)化系統(tǒng)，而虛擬空間和物理空間兩者間信息同步的精度決定了優(yōu)化系統(tǒng)的能力。

炸藥壓制成型過(guò)程數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)高效成型的基礎(chǔ)，然而，對(duì)于 PBX 炸藥壓制成型過(guò)程的數(shù)字化，目前國(guó)內(nèi)外都屬于嚴(yán)格保密項(xiàng)目，僅有的研究報(bào)道也都是針對(duì)成型過(guò)程數(shù)字化理論基礎(chǔ)（PBX 炸藥成型本構(gòu)模型）的研究。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在熱力耦合的加載下進(jìn)行仿真分析，建立了PBX炸藥基于Johnson-Cook本構(gòu)模型的熱力耦合模型，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的手段預(yù)測(cè)了PBX本構(gòu)關(guān)系［100］。北京理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)定量地討論了加載水平對(duì)力學(xué)特征參數(shù)（如模量、破壞強(qiáng)度、極限應(yīng)變等）的影響，并統(tǒng)計(jì)得到了單軸拉伸/壓縮條件下應(yīng)變速率和溫度相關(guān)特性的具體數(shù)學(xué)表達(dá)式［101］。中北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)采用被動(dòng)約束實(shí)驗(yàn)測(cè)量了PBX炸藥的軸向和徑向應(yīng)力歷史曲線，并研究了PBX炸藥在動(dòng)態(tài)多軸載荷下的行為特征［102］，基于獲取的力學(xué)行為特征，他們利用玻耳茲曼疊加原理和Prony級(jí)數(shù)表示，進(jìn)一步建立了PBX炸藥動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)的本構(gòu)理論。除上述宏觀本構(gòu)模型，中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所基于物質(zhì)點(diǎn)法和離散元法揭示了 PBX 炸藥壓制過(guò)程的微細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)和致密化機(jī)理［9-11］。上述研究成果都為 PBX 炸藥壓制成型過(guò)程數(shù)字化研究提供了基礎(chǔ)。

自動(dòng)化裝備是實(shí)現(xiàn)高效成型工藝的工具和手段，基于自動(dòng)化設(shè)備形成相應(yīng)的工藝，可以提高生產(chǎn)效率，減少人力操作，提高過(guò)程本質(zhì)安全性。然而，關(guān)于 PBX 炸藥壓制成型過(guò)程的自動(dòng)化設(shè)備和工藝研究尚未見(jiàn)相應(yīng)的報(bào)道。

總體而言，目前針對(duì)PBX 炸藥壓制成型數(shù)字化和自動(dòng)化制造研究，我國(guó)仍處于前期探索階段，在未來(lái)短時(shí)期內(nèi)，加速提升數(shù)字化自動(dòng)化制造水平是PBX 炸藥壓制成型亟待發(fā)展的主要目標(biāo)和重要趨勢(shì)。

4 發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)

未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的日益復(fù)雜和新型武器彈藥的快速發(fā)展對(duì)壓裝型PBX炸藥的成型質(zhì)量、壓制安全性以及數(shù)字化自動(dòng)化水平提出了更高的要求。發(fā)展成型質(zhì)量高、壓制過(guò)程安全可控、數(shù)字化與自動(dòng)化水平高的先進(jìn)壓制工藝是長(zhǎng)期以來(lái)的發(fā)展目標(biāo)和主流趨勢(shì)。對(duì)此，眾多學(xué)者開(kāi)展了大量探索性研究，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，建立了相應(yīng)的理論基礎(chǔ)，然而PBX炸藥壓制成型未來(lái)的發(fā)展仍面臨著巨大挑戰(zhàn)。筆者認(rèn)為該領(lǐng)域接下來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)與面臨的挑戰(zhàn)可能包含以下方面。

（1）闡明熱力載荷下PBX炸藥多尺度致密化演變機(jī)制，建立密度演化主動(dòng)調(diào)控策略。目前對(duì)PBX炸藥熱力載荷下的致密化演變研究主要停留在宏觀造型粉演變規(guī)律層面，針對(duì)PBX炸藥在動(dòng)態(tài)壓縮下顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原位監(jiān)測(cè)分析研究相對(duì)缺乏，特別是細(xì)觀尺度造型粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)的致密化演變機(jī)制尚不清晰。對(duì)此，亟需加強(qiáng)針對(duì)壓制過(guò)程顆粒內(nèi)部細(xì)觀尺度原位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。在密度調(diào)控方面，可考慮將控制造型粉物性參數(shù)、開(kāi)發(fā)新型能場(chǎng)輔助技術(shù)、優(yōu)化壓制參數(shù)等多方面相結(jié)合，從而建立密度演化主動(dòng)調(diào)控策略。

（2）揭示復(fù)雜加載環(huán)境與不同微結(jié)構(gòu)下多類型損傷缺陷產(chǎn)生機(jī)制。壓制過(guò)程中PBX炸藥內(nèi)部損傷缺陷種類多樣且來(lái)源廣泛，揭示復(fù)雜加載環(huán)境與不同微結(jié)構(gòu)下PBX炸藥多類型損傷缺陷的產(chǎn)生機(jī)制成為目前面臨的關(guān)鍵難題。對(duì)此，可考慮通過(guò)設(shè)計(jì)不同加載環(huán)境和多種微結(jié)構(gòu)下的PBX炸藥力學(xué)行為試驗(yàn)，同時(shí)借助計(jì)算機(jī)掃描與圖像后處理技術(shù)構(gòu)建具有真實(shí)微結(jié)構(gòu)的PBX炸藥模型，并結(jié)合有限元法、離散元法、無(wú)網(wǎng)格法等模擬手段對(duì)PBX炸藥復(fù)雜真實(shí)環(huán)境下的損傷行為及內(nèi)在機(jī)制進(jìn)行模擬分析。

（3）探明PBX炸藥壓制成型過(guò)程中的殘余應(yīng)力來(lái)源及演化規(guī)律，建立殘余應(yīng)力預(yù)防措施。由于殘余應(yīng)力對(duì)PBX炸藥的組分構(gòu)成、內(nèi)部損傷缺陷以及壓制參數(shù)較為敏感，使得殘余應(yīng)力來(lái)源不明且演化過(guò)程復(fù)雜。對(duì)此，可考慮建立PBX炸藥成型過(guò)程中殘余應(yīng)力與組分構(gòu)成、損傷缺陷、壓制參數(shù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，同時(shí)借助殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，并結(jié)合模擬計(jì)算等手段探明殘余應(yīng)力在成型過(guò)程中的來(lái)源、分布及演化過(guò)程。在殘余應(yīng)力預(yù)防方面，可從根源上提高各組分介質(zhì)的力學(xué)性能，同時(shí)可考慮通過(guò)延長(zhǎng)保壓時(shí)間、降低卸載速率等壓制工藝參數(shù)主動(dòng)控制成型過(guò)程，避免壓制過(guò)程中不必要?dú)堄鄳?yīng)力的產(chǎn)生。

（4）摸清PBX炸藥壓制成型多刺激源下的安全邊界，建立壓制成型安全標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。PBX炸藥在壓制成型過(guò)程中涉及的刺激源復(fù)雜多樣，壓制過(guò)程中的安全響應(yīng)規(guī)律與機(jī)制仍不清晰，且不同種類炸藥對(duì)刺激源的感度存在較大差別，根據(jù)炸藥種類進(jìn)行安全等級(jí)劃分繁瑣復(fù)雜，至今仍難以建立起有效的壓制成型安全標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。接下來(lái)亟需探明壓制成型過(guò)程中的關(guān)鍵刺激因素對(duì)PBX炸藥的安全響應(yīng)規(guī)律與作用機(jī)制，對(duì)此可考慮多場(chǎng)耦合作用下（熱、力、靜電、摩擦等）PBX炸藥分解反應(yīng)以及局部熱點(diǎn)演化規(guī)律與機(jī)制研究。同時(shí)可借助數(shù)值模擬、安全試驗(yàn)等手段逐級(jí)搜索并摸清工藝安全邊界，建立壓制成型安全標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。

（5）提高壓制成型數(shù)字化與自動(dòng)化工藝水平，開(kāi)展等靜壓系統(tǒng)性基礎(chǔ)理論研究。目前對(duì)壓制成型的數(shù)字化與自動(dòng)化工藝研究仍處于起步階段，特別是等靜壓成型，雖可大幅提高炸藥件的成型質(zhì)量和產(chǎn)品性能，但是效率問(wèn)題卻成為限制其發(fā)展的最大瓶頸，接下來(lái)亟需解決的問(wèn)題是如何提高其數(shù)字化自動(dòng)化制造水平，從而提高生產(chǎn)效率。另一方面由于制造成本較高以及應(yīng)用范圍的局限，使得目前對(duì)等靜壓成型的基礎(chǔ)理論和內(nèi)在成型機(jī)制研究相對(duì)缺乏，對(duì)此，可考慮在等靜壓成型過(guò)程中包套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、包套與顆粒材料間表界面行為及其作用機(jī)制、各向同性壓力下顆粒細(xì)觀力學(xué)行為及致密化規(guī)律等方面展開(kāi)研究。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于壓裝型PBX炸藥面向高質(zhì)量、高安全、高效率先進(jìn)成型制造的發(fā)展需求，本文綜述了PBX炸藥壓制成型質(zhì)量與性能調(diào)控方面的研究進(jìn)展，并簡(jiǎn)要討論了PBX炸藥壓制安全性以及數(shù)字化和自動(dòng)化制造的研究現(xiàn)狀。總體而言，針對(duì)壓裝型PBX炸藥的研究已經(jīng)建立起了較為完善的科學(xué)基礎(chǔ)和理論框架，然而現(xiàn)有的理論體系和工藝水平仍難以滿足未來(lái)先進(jìn)成型制造技術(shù)快速發(fā)展的需求。筆者認(rèn)為接下來(lái)亟需豐富配方設(shè)計(jì)并加強(qiáng)原材料制備研發(fā)水平；發(fā)展炸藥件質(zhì)量/性能精確預(yù)測(cè)與調(diào)控技術(shù)；建立并完善壓制成型安全標(biāo)準(zhǔn)與生產(chǎn)規(guī)范；加速數(shù)字化自動(dòng)化制造水平，發(fā)展柔性制造技術(shù)。這些將是PBX炸藥壓制成型領(lǐng)域今后發(fā)展值得關(guān)注的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 崔慶忠， 劉德潤(rùn). 高能炸藥與裝藥設(shè)計(jì)［M］. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 2019：213-222.

CUI Qingzhong， LIU Derun. Explosives and Charging Design［M］. Beijing：National Defense Industry Press， 2019：213-222.

［2］ 嚴(yán)啟龍， 聶福德， 楊志劍， 等. 高聚物黏結(jié)炸藥及其性能［M］. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 2020：68-75.

YAN Qilong， NIE Fude， YANG Zhijian， et al. Polymer Bonded Explosives and Their Properties［M］. Beijing：National Defense Industry Press， 2020：68-75.

［3］ 梁華瓊， 韓超， 雍煉， 等. 高聚物黏結(jié)粉末橡膠等靜壓凈成型技術(shù)［J］. 含能材料， 2011， 19（3）：325-329.

LIANG Huaqiong， HAN Chao， YONG Lian， et al. Net Shaping Technology of Polymer Bonded Powder by Rubber Isostatic Pressing［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2011， 19（3）：325-329.

［4］ 孫建. 等靜壓炸藥裝藥技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用［J］. 含能材料， 2012， 20（5）：638-642.

SUN Jian. Development of Isostatic Pressing Technology of Explosive Charge［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2012， 20（5）：638-642.

［5］ 張偉斌， 楊雪海， 楊仍才， 等. 單向溫模壓 TATB 基高聚物黏結(jié)炸藥 X 射線微層析成像［J］. 含能材料， 2014， 22（2）：202-205.

ZHANG Weibin， YANG Xuehai， YANG Rengcai， et al. X-ray Micro-tomography of TATB Based Polymer Bonded Explosives under Unidirectional Warm Die Compaction［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2014， 22（2）：202-205.

［6］ 戴斌. 模壓過(guò)程TATB造型顆粒結(jié)構(gòu)演變與應(yīng)力響應(yīng)研究［D］. 綿陽(yáng)：中國(guó)工程物理研究院， 2015.

DAI Bin. Structural Evolution and Stress Response of TATB Molding Particles during Molding［D］.Mianyang： China Academy of Engineering Physics， 2015.

［7］ DAI Bin， LAN Lingang， ZHANG Weibin， et al. Study on the State of Internal Stress and Strain of TATB-based Polymer Bonded Explosive Using Strain Markers and Cone-beam Computed Tomography［J］. Central European Journal of Energetic Materials， 2017， 14（3）：688-707.

［8］ 白亮飛， 田強(qiáng)， 屠小青， 等. 冷壓成型壓力對(duì)HMX基PBX微結(jié)構(gòu)影響的 SANS 研究［J］. 含能材料， 2019， 27（10）：853-860.

BAI Liangfei， TIAN Qiang， TU Xiaoqing， et al. SANS Investigation on the Effect of Cold-pressed Forming Pressure on the Microstructure of HMX-based PBX［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2019， 27（10）：853-860.

［9］ 唐紅， 周俊輝， 呂珂臻， 等. PBX壓制過(guò)程中細(xì)觀力學(xué)行為的二維數(shù)值模擬［J］. 含能材料， 2016， 24（7）：651-656.

TANG Hong， ZHOU Junhui， LYU Kezhen， et al. Two Dimensional Numerical Simulation for Mesoscopic Mechanics Behaviors of PBX in Pressing Process［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2016， 24（7）：651-656.

［10］ HU Gaoyang， ZHOU Bo， FU Ru， et al. Discrete Element Modeling of the Compression Molding of Polymer-crystal Composite Particles［J］. Powder Technology， 2021， 309：112-125.

［11］ GUO Yuchen， LIU Rui， CHEN Pengwan， et al. Mechanical Behavior of PBX with Different HMX Crystal Size during Die Pressing：Experimental Study and DEM Simulation［J］. Composites Science and Technology， 2022， 222：109378.

［12］ 田勇， 李高強(qiáng)， 溫茂萍， 等. 炸藥柱徑向密度分布的γ射線自動(dòng)透射檢測(cè)裝置［J］. 無(wú)損檢測(cè)， 2000， 22（8）：355-357.

TIAN Yong， LI Gaoqiang， WEN Maoping， et al. An Automatic Transmission Measuring Device for Gamma Rays with Radial Density Distribution of Explosive Column.［J］. Nondestructive Testing， 2000， 22（8）：355-357.

［13］ 楊雪海， 張偉斌， 楊仍才， 等. 復(fù)雜構(gòu)型 PBX 截面密度分布 CT 測(cè)試方法［J］. 含能材料， 2016， 24（6）：609-613.

YANG Xuehai， ZHANG Weibin， YANG Rengcai， et al. CT Test Method for the Cross-section Density Distribution of PBX Component with Complex Configuration［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2016， 24（6）：609-613.

［14］ 劉鵬華， 李云欣， 張浩斌， 等. 氟聚物黏結(jié)劑對(duì) TATB基 PBX造型粉可壓性的影響［J］. 火炸藥學(xué)報(bào)， 2022， 45（3）：396-403.

LIU Penghua， LI Yunxin， ZHANG Haobin， et al. Effect of Fluoropolymer Binder on the Compressibility of TATB-based PBX Molding Powder［J］. Chinese Journal of Explosives＆ Propellants， 2022， 45（3）：396-403.

［15］ 張遠(yuǎn)舸， 田勇， 周紅萍， 等. 造型粉致密化成型中的密度演化規(guī)律研究（Ⅰ） ：加載曲線方程的構(gòu)建［J］. 含能材料， 2018， 26（7）：602-607.

ZHANG Yuange， TIAN Yong， ZHOU Hongping， et al. Density Evolution Law in Compacting Molding Powder（Ⅰ）：Construction of Loading Curve Equation［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2018， 26（7）：602-607.

［16］ 張遠(yuǎn)舸. PBX造型粉的致密化行為與密度演化規(guī)律研究［D］. 綿陽(yáng)：中國(guó)工程物理研究院， 2018.

ZHANG Yuange. Study on Densification Behavior and Density Evolution of PBX Molding Powder［D］.Mianyang： China Academy of Engineering Physics， 2018.

［17］ 張鋒， 韓超， 周旭輝， 等. TATB 基含鋁 PBX 炸藥成型性能［C］∥含能材料與鈍感彈藥技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集. 三亞， 2014：152-155.

ZHANG Feng， HAN Chao， ZHOU Xuhui， et al. The Pressing Properties Study of a TATB-based Aluminized PBX［C］∥Symposium on Energetic Materials and Insensitive Munitions. Sanya， 2014：152-155.

［18］ 張德三. 等靜壓成型JB9014e工藝研究［J］. 火炸藥學(xué)報(bào)， 1998，21（3）：20-22.

ZHANG Desan. Investigation of Isostatic Pressing Procedure for Explosive JB9014e［J］. Chinese Journal of Explosives and Propellants， 1998，21（ 3）：20-22.

［19］ 梁華瓊， 韓超， 雍煉， 等. 高聚物黏結(jié)炸藥的壓制成型性［J］. 火炸藥學(xué)報(bào)， 2010， 33（4）：44-48.

LIANG Huaqiong， HAN Chao， YONG Lian， et al. Pressing Mechanism of Polymer-bonded Explosive［J］. Chinese Journal of Explosives and Propellants， 2010， 33（4）：44-48.

［20］ AZHDAR B， STENBERG B， KARI L， et al. Development of a High-velocity Compaction Process for Polymer Powders［J］. Polymer Testing， 2005， 24：909-919.

［21］ LYU Kezhen， YANG Kun， ZHOU Bo， et al. The Densification and Mechanical Behaviors of Large-diameter Polymer Bonded Explosives Processed by Ultrasonic-assisted Powder Compaction［J］. Materials & Design， 2021， 207：109872.

［22］ 劉春澤， 呂珂臻， 賀建華， 等. PBX 代用粉體超聲加載成型的實(shí)驗(yàn)研究［J］. 聲學(xué)技術(shù)， 2015， 34（1）：47-50.

LIU Chunze， LYU Kezhen， HE Jianhua， et al. Experimental Study of Ultrasonic Vibration Compacting Technique for PBX Substitute Powder［J］. Technical Acoustics， 2015， 34（1）：47-50.

［23］ CHATTI M， GRATTON M， CALIEZ M， et al. Experimental Investigation of the Behaviour of a Simulant Material for Plastic-bonded Explosives and Modelling of the Effectivity and Damage Induced Anisotropy［J］. Mechanics of Materials， 2022， 172：104388.

［24］ 許盼盼， 陳華， 解社娟， 等. PBX 代用材料損傷演化原位 CT 研究［J］. 含能材料， 2018， 26（10）：888-895.

XU Panpan， CHEN Hua， XIE Shejuan， et al. Damage Evolution Behavior of PBX Substitute Material Using in-situ CT［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2018， 26（10）：888-895.

［25］ LI Weibin， XU Yaru， QING Xinlin， et al. Quantitative Imaging of Surface Cracks in Polymer Bonded Explosives by Surface Wave Tomographic Approach［J］. Polymer Testing， 2019， 74：63-71.

［26］ WANG Xian， MA Shaopeng， ZHAO Yingtao， et al.Observation of Damage Evolution in Polymer Bonded Explosives Using Acoustic Emission and Digital Image Correlation［J］. Polymer Testing， 2011， 30：861-866.

［27］ SKIDMORE C B， PHILLIPS D S， HOWE P M， et al. The Evolution of Microstructural Changes in Pressed HMX Explosives［C］∥Eleventh International Detonation Symposium. Snowmass ，1998：556-564．

［28］ PETERSON P D， MANG J T， FLETCHER M A， et al. Influence of Pressing Intensity on the Micro-structure of PBX 9501［J］. Energetic Materials， 2003， 21：247-260．

［29］ BURNSIDE N J， SON S F， ASAY B W， et al. Particle Characterization of Pressed Granular HMX［J］. Shock Compression of Condensed Matter， 1997， 579：571-574．

［30］ 梁華瓊， 周旭輝， 唐常良， 等. HMX鋼模壓制的微觀結(jié)構(gòu)演變研究［J］. 含能材料， 2008， 16（2）：188-190.

LIANG Huaqiong， ZHOU Xuhui， TANG Changliang， et al. Microstructural Evolution of HMX During Pressing［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2008， 16（2）：188-190.

［31］ 梁華瓊， 雍煉， 唐常良， 等. 壓制過(guò)程中PBX 炸藥顆粒的破碎及損傷［J］. 火炸藥學(xué)報(bào)， 2010， 33（1）：27-30.

LIANG Huaqiong， YONG Lian， TANG Changliang， et al. Crack and Damage of PBX during Pressing［J］. Chinese Journal of Explosives and Propellants， 2010， 33（1）：27-30.

［32］ 梁華瓊， 雍煉， 唐常良， 等. RDX為基的PBX炸藥壓制過(guò)程損傷形成研究［J］. 含能材料， 2009， 17（6）：713-716.

LIANG Huaqiong， YONG Lian， TANG Changliang， et al. Pressing Damage of RDX-based Polymer Bonded Explosive［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2009， 17（6）：713-716.

［33］ 張偉斌， 李敬明， 楊雪海， 等. TATB 顆粒溫壓成形 PBX 的初始細(xì)觀損傷［J］. 含能材料， 2015， 23（2）：202-204.

ZHANG Weibin， LI Jingming， YANG Xuehai， et al. Initial Mesoscopic Damage of TATB Based PBX Pressedby Warm Compaction［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2015， 23（2）：202-204.

［34］ 閆冠云， 田強(qiáng)， 劉家輝， 等. 熱損傷 PBX-PBX 微缺陷的 X 射線小角散射研究［C］∥含能材料與鈍感彈藥技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集. 三亞， 2014：439-443.

YAN Guanyun， TIAN Qiang， LIU Jiahui， et al. A Small-angle X-ray Scattering Study of Micro-defects in Thermally Treated HMX-PBX［C］∥Symposium on Energetic Materials and Insensitive Munitions. Sanya， 2014：439-443.

［35］ 劉佳輝， 劉世俊， 黃明， 等. 鋼模壓制下高品質(zhì) PBX晶體的損傷規(guī)律［J］. 火炸藥學(xué)報(bào)， 2012， 35（3）：42-46.

LIU Jiahui， LIU Shijun， HUANG Ming， et al. Crack and Damage in Insensitive HMX Crystal during Pressing［J］. Chinese Journal of Explosives and Propellants， 2012， 35（3）：42-46.

［36］ 劉佳輝， 劉世俊， 黃明， 等. 壓制 PBX 中炸藥晶體損傷的研究進(jìn)展［J］. 含能材料， 2013， 21（3）：372-378.

LIU Jiahui， LIU Shijun， HUANG Ming， et al. Progress on Crystal Damage in Pressed Polymer Bonded Explosives［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2013， 21（3）：372-378.

［37］ XU Wenzheng， GUO Fengwei， LIANG Xin， et al. Dynamic Response Properties of Polymer Bonded Explosives under Different Excitation by Deceleration［J］. Materials & Design， 2021， 206：109810.

［38］ IQBAL M， LI-MAYER J Y S， LEWIS D， et al. Mechanical Characterization of the Nitrocellulose-based Visco-hyperelastic Binder in Polymer Bonded Explosives［J］. Physics of Fluids， 2020， 32：023103.

［39］ LIU Ming， HUANG Xicheng， WU Yanqing， et al. Modeling of the Deformation and Damage of Plastic-bonded Explosive in Consideration of Pressure and Strain Rate Effects［J］. International Journal of Impact Engineering， 2020， 146：103722.

［40］ LIU Ming， HUANG Xicheng， WU Yanqing， et al. Numerical Simulations of the Damage Evolution for Plastic-bonded Explosives Subjected to Complex Stress States［J］. Mechanics of Materials， 2019， 139：103179.

［41］ CHATTI M， FRACHON A， GRATTON M， et al. Modelling of the Viscoelastic Behaviour with Damage Induced Anisotropy of a Plastic-bonded Explosive Based on the Microplane Approach［J］. International Journal of Solids and Structures， 2019， 168：13-25.

［42］ HUANG Kai， YAN Jia， SHEN Rilin， et al. Investigation on Fracture Behavior of Polymer-bonded Explosives under Compression Using a Viscoelastic Phase-field Fracture Method［J］. Engineering Fracture Mechanics， 2022， 266：108411.

［43］ YEAGER J D， MANNER V W， STULL J A， et al. Importance of Microstructural Features in Mechanical Response of Cast-cured HMX Formulations［J］. American Institute Physics， 2018， 1979：070033.

［44］ MANNER V W， YEAGER J D， PATTERSON B M， et al. In Situ Imaging during Compression of Plastic Bonded Explosives for Damage Modeling［J］. Materials， 2017， 10：638-651.

［45］ 沈迎詠. PBX裂紋擴(kuò)展的細(xì)觀及宏細(xì)觀耦合數(shù)值模擬研究［D］. 哈爾濱： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2018.

SHEN Yingyong. The Mesoscopic and Macro-mesoscopic Coupling Numerical Simulation of PBX Crack Propagation［D］. Harbin：Harbin Institute of Technology， 2018.

［46］ YANG Kun， WU Yanqing， HUANG Fenglei. Microcrack and Microvoid Dominated Damage Behaviors for Polymer Bonded Explosives under Different Dynamic Loading Conditions［J］. Mechanics of Materials， 2019， 137：103130.

［47］ YANG Kun， WU Yanqing， HUANG Fenglei. Numerical Simulations of Microcrack-related Damage and Ignition Behavior of Mild-impacted Polymer Bonded Explosives［J］. Journal of Hazardous Materials， 2018， 356：34-52.

［48］ XUE Haijiao， WU Yanqing， YANG Kun， et al. Microcrack- and Microvoid-related Impact Damage and Ignition Responses for HMX-based Polymer-bonded Explosives at High Temperature［J］. Defence Technology， 2022，18：1602-1621.

［49］ WALTERS D J， LUSCHER D J， YEAGER J D， et al. Cohesive Finite Element Modeling of the Delamination of HTPB Binder and HMX Crystals under Tensile Loading［J］. International Journal of Mechanical Sciences， 2018， 140：151-162.

［50］ BARUA A， HORIE Y， ZHOU M， et al. Energy Localization in HMX-estane Polymer-bonded Explosives during Impact Loading［J］. Journal of Applied Physics， 2012， 111：054902.

［51］ BARUA A， KIM S， HORIE Y， et al. Ignition Criterion for Heterogeneous Energetic Materials Based on Hotspot Size-temperature Threshold［J］. Journal of Applied Physics， 2013， 113：064906.

［52］ BARUA A， ZHOU M. A Lagrangian Framework for Analyzing Microstructural Level Response of Polymer-bonded Explosives［J］. Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering， 2011， 19：055001.

［53］ ARORA H， TARLETON E， MAYER J L， et al. Modelling the Damage and Deformation Process in a Plastic Bonded Explosive Microstructure under Tension Using the Finite Element Method［J］. Computational Materials Science， 2015， 110：91-101.

［54］ WANG Xinjie， WU Yanqing， HUANG Fenglei， et al. Mesoscale Thermal-mechanical Analysis of Impacted Granular and Polymer-bonded Explosives［J］. Mechanics of Materials， 2016， 99：68-78.

［55］ WANG Xinjie， WU Yanqing， HUANG Fenglei. Numerical Mesoscopic Investigations of Dynamic Damage and Failure Mechanisms of Polymer Bonded Explosives［J］. International Journal of Solids and Structures， 2017， 129：28-39.

［56］ DENG Xiaoliang， WANG Bo. Peridynamic Modeling of Dynamic Damage of Polymer Bonded Explosive［J］. Computational Materials Science， 2020， 173：109405.

［57］ HUANG Yafei， DENG Xiaoliang， BAI Jingsong， et al. Peridynamic Investigation of Dynamic Damage Behaviors of PBX Confined in Spherical Steel Shells［J］. Mechanics of Materials， 2022， 172：104389.

［58］ XIAO Youcai， SUN Yi， ZHEN Yubao， et al. Characterization， Modeling and Simulation of the Impact Damage for Polymer Bonded Explosives［J］. International Journal of Impact Engineering， 2017， 103：149-158.

［59］ PAULSON S C， ROBERTS Z A， SORENSEN C J， et al. Observation of Damage during Dynamic Compression of Production and Low-defect HMX Crystals in Sylgard Binder Using X-ray Phase Contrast Imaging［J］. Journal of Dynamic Behavior of Materials， 2019， 6：34-44.

［60］ KANG Ge， NING Youjun， CHEN Pengwan. Meso-scale Failure Simulation of Polymer Bonded Explosive with Initial Defects by the Numerical Manifold Method［J］. Computational Materials Science， 2020， 173：109425.

［61］ KANG Ge， CHEN Pengwan， GUO Xuan， et al. Simulations of Meso-scale Deformation and Damage of Polymer Bonded Explosives by the Numerical Manifold Method［J］. Engineering Analysis with Boundary Elements， 2018， 96：123-137.

［62］ DANDEKAR A， KOSLOWSKI M. Effect of Particle Proximity and Surface Properties on the Response of PBX under Vibration［J］. Computational Materials Science， 2021， 192：110334.

［63］ PARKER G R， EASTWOOD D S， STORM M， et al. 4D Micro-scale， Phase-contrast X-ray Imaging and Computed Tomography of HMX-based Polymer-bonded Explosives during Thermal Runaway［J］. Combustion and Flame， 2021， 226：478-489.

［64］ HERMAN M J， WOZNICK C S， SCOTT S J， et al. Composite Binder， Processing， and Particle Size Effects on Mechanical Properties of Non-hazardous High Explosive Surrogates［J］. Powder Technology， 2021， 391：442-449.

［65］ 唐明峰， 顏熹琳， 唐 維， 等. PBX中炸藥晶體與黏結(jié)劑界面力學(xué)特性的研究進(jìn)展［J］. 火炸藥學(xué)報(bào)， 2015， 38（5）：1-5.

TANG Mingfeng， YAN Xilin， TANG Wei ， et al. Progress of Study on Mechanical Properties of the Crystal/Binder Interface in PBX［J］. Chinese Journal of Explosives and Propellants， 2015， 38（6）：1-5.

［66］ TANG Mingfeng. Constitutive Behavior of RDX-based PBX with Loading-history and Loading-rate Effects［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2016， 9：832-837.

［67］ 唐明峰， 甘海嘯， 溫茂萍， 等.含缺口PBX藥柱熱沖擊響應(yīng)的數(shù)值模擬及試驗(yàn)［J］. 含能材料， 2021， 29（1）：41-47.

TANG Mingfeng， GAN Haixiao， WEN Maoping， et al. Simulation and Experimental Study on the Thermal Shock Behavior of Notched PBX Cylinders［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2021， 29（1）：41-47.

［68］ 唐明峰，溫茂萍，涂曉珍， 等. 高溫及機(jī)械應(yīng)力對(duì)PBX力學(xué)行為的影響規(guī)律及機(jī)理分析［J］. 含能材料， 2018， 26 （2）：150-155.

TANG Mingfeng， WEN Maoping， TU Xiaozhen， et al. Influence and Mechanism of High Temperature and Mechanical Stress on the Mechanical Behaviors of PBXs［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2018， 26 （2）：150-155.

［69］ 吳永炎，王晶禹. 基于 MD 方法的多組分 PBX 黏結(jié)劑優(yōu)選研究［J］. 火工品， 2012 （3）：37-39.

WU Yongyan， WANG Jingyu. Study on Preferred Adhesives of Multi-components PBX Based on MD［J］. Initiators and Pyrotechnics， 2012 （3）：37-39.

［70］ 劉永剛. TATB基高聚物黏結(jié)炸藥的表/界面特性［C］∥中國(guó)科協(xié)2001年學(xué)術(shù)年會(huì). 長(zhǎng)春， 2001：404-405.

LIU Yonggang. Surface/Interface Properties of TATB-based Polymer Bonded Explosives［C］∥China Association for Science and Technology Annual Conference 2001. Changchun， 2001：404-405.

［71］ LYU Li， YANG Mingli， LONG Yao， et al. Molecular Dynamics Simulation of Structural and Mechanical Features of a Polymer-bonded Explosive Interface under Tensile Deformation［J］. Applied Surface Science， 2021， 557：149823.

［72］ LIN Congmei， HE Guansong， LIU Jiahui， et al. Construction and Non-linear Viscoelastic Properties of Nano-Structure Polymer Bonded Explosives Filled with Graphene［J］. Composites Science and Technology， 2018， 160：152-160.

［73］ LIN Congmei， HUANG Bing， YANG Zhijian， et al. Construction of Self-reinforced Polymer Based Energetic Composites with Nano-energetic Crystals to Enhance Mechanical Properties［J］. Composites Part A：Applied Science and Manufacturing， 2021， 150：106604.

［74］ LI Zijian， ZHAO Xu， GONG Feiyan， et al. Catechol-modified Polymers for Surface Engineering of Energetic Crystals with Reduced Sensitivity and Enhanced Mechanical Performance［J］. Applied Surface Science， 2022， 572：151448.

［75］ ZENG Chengcheng， LIN Congmei， ZHANG Jianhu， et al. Grafting Hyperbranched Polyester on the Energetic Crystals：Enhanced Mechanical Properties in Highly-loaded Polymer Based Composites［J］. Composites Science and Technology， 2019， 184：107842.

［76］ YAN Fanyuhui， ZHU Peng， ZHAO Shuangfei， et al. Microfluidic Strategy for Coating and Modification of Polymer-bonded Nano-HNS Explosives［J］. Chemical Engineering Journal， 2022， 428：131096.

［77］ HE Guansong， LI Xin， BAI Liangfei， et al. Multilevel Core-shell Strategies for Improving Mechanical Properties of Energetic Polymeric Composites by the “Grafting-from” Route［J］. Composites Part B：Engineering， 2020， 191：107967.

［78］ DEWANGAN B， CHAKLADAR N D. Effects of Porosity on the Cure Kinetics and Residual Stress of a Porous Polymer［J］. Materials Today Communications， 2023， 35：105711.

［79］ YANG Zhanfeng， TIAN Yong， LI Weibin， et al. Experimental Investigation of the Acoustic Nonlinear Behavior in Granular Polymer Bonded Explosives with Progressive Fatigue Damage［J］. Materials， 2017， 10：660-669.

［80］ OU Yapeng， JIAO Qingjie， YAN Shi， et al. Influence of Bismuth Complex Catalysts on the Cure Reaction of Hydroxyl-terminated Polyether-based Polymer Bonded Explosives［J］. Central European Journal of Energetic Materials， 2018， 15（1）：131-149.

［81］ 趙慧琴， 李瑞. 厚板焊接殘余應(yīng)力測(cè)試方法的研究進(jìn)展［J］.造紙裝備及材料， 2022， 51（6）：58-60.

ZHAO Huiqin， LI Rui. Research Progress of Measuring Methods of Residual Stress in Thick Plate Welding［J］. Papermaking Equipment & Materials， 2022， 51（6）：58-60.

［82］ 陳靖華. 塑料黏結(jié)炸藥藥柱殘余應(yīng)力的X射線衍射檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用［D］. 成都：四川大學(xué)， 2008.

CHEN Jinghua.Studies on Technique and Its Application of X-ray Diffraction Testing for Polymer Bonded Explosive［D］. Chengdu：Sichuan University， 2008.

［83］ 雍志華， 朱世富， 趙北君， 等. Ｘ射線法測(cè)量黏結(jié)炸藥的殘余應(yīng)力［J］. 四川大學(xué)學(xué)報(bào)， 2007， 39（5）：101-105.

YONG Zhihua， ZHU Shifu， ZHAO Beijun， et al. Residual Stress Test of Bonded Explosives by X-ray Diffraction Method［J］. Journal of Sichuan University， 2007， 39（5）：101-105.

［84］ 溫茂萍， 唐維， 董平， 等. 黏結(jié)劑含量對(duì)熱壓TATB基PBX殘余應(yīng)力的影響［J］. 含能材料， 2017， 25（8）：661-666.

WEN Maoping， TANG Wei， DONG Ping， et al.Effect of Binder Content on Residual Stress of Thermally Compacted TATB based PBX［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2017， 25（8）：661-666.

［85］ 王延珺， 鄒翔， 潘兵， 等. 基于數(shù)字體圖像相關(guān)法的 TATB 基 PBX 材料內(nèi)部變形測(cè)量［J］. 含能材料， 2022， 30（12）：1272-1281.

WANG Yanjun， ZOU Xiang， PAN Bing， et al. 3D Deformation Measurement in TATB Based PBX Based on Digital Volume Correlation with μ-Computed Tomography［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2022， 30（12）：1272-1281.

［86］ PAN Qinxue， LI Shuangyang， LIU Yang， et al. Meso-simulation and Experimental Research on the Mechanical Behavior of an Energetic Explosive［J］. Coatings， 2021， 11：64-84.

［87］ 周海強(qiáng)， 裴翠祥， 劉文文， 等. PBX 模擬材料內(nèi)應(yīng)力激光超聲掠面縱波檢測(cè)方法研究［J］. 含能材料， 2018， 26（9）：786-790.

ZHOU Haiqiang， PEI Cuixiang， LIU Wenwen， et al. Study on Detection Method of Internal Stress in PBX Simulated Material by Laser Ultrasonic Skimming Surface Longitudinal Wave［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2018， 26（9）：786-790.

［88］ 徐堯， 王虹， 李建， 等. 中子衍射法測(cè)量 TATB 基 PBX 單軸壓縮的內(nèi)應(yīng)力研究［J］. 含能材料， 2017， 25（10）：860-865.

XU Yao， WANG Hong， LI Jian， et al. Internal Stress Measurement during Uniaxial Compression for TATBBased PBX by Neutron Diffraction［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2017， 25（10）：860-865.

［89］ LEWIS A L， GOLDREIN H T. Strain Measurement Techniques in Explosives［J］.Strain， 2004， 40：33-37.

［90］ 蘭瓊， 韓超， 雍煉， 等. 低壓熱處理對(duì)PBX炸藥件密度及內(nèi)部質(zhì)量的影響［J］. 含能材料， 2008， 16（2）：185-187.

LAN Qiong， HAN Chao，YONG Lian， et al. Effects of Low Pressure Heat Treatment on Charge Density and Inner Quality of PBX［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2008， 16（2）：185-187.

［91］ 田勇， 張偉斌， 李敬明， 等. 采用超聲波特性參量研究PBX炸藥的熱處理［J］. 含能材料， 2006， 14（1）：53-55.

TIAN Yong， ZHANG Weibin， LI Jingming， et al. Heat Treatment of Polymer Bonded Explosive by Using Ultrasonic Characterization［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2006， 14（1）：53-55.

［92］ BAO Peng， LI Jian， HAN Zhiwei， et al. Comparing the Impact Safety between Two HMX-based PBX with Different Binders［J］. FirePhysChem， 2021， 1：139-145.

［93］ HUANG Xin， HUANG Zhong， LAI Jiancheng， et al. Self-healing Improves the Stability and Safety of Polymer Bonded Explosives［J］. Composites Science and Technology， 2018， 168：346-354.

［94］ DU Lixiaosong， JIN Shaohua， SHU Qinghai， et al. The Investigation of NTO/HMX-based Plastic-bonded Explosives and Its Safety Performance［J］. Defence Technology， 2022， 18：72-80.

［95］ WANG Qianyou， FENG Xiao， WANG Shan， et al. Metal-organic Framework Templated Synthesis of Copper Azide as the Primary Explosive with Low Electrostatic Sensitivity and Excellent Initiation Ability［J］. Advanced Materials， 2016， 28：5837-5843.

［96］ 國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)委員工程與材料科學(xué)部. 機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告（2021—2035）［M］. 北京：科學(xué)出版社， 2021：297-306.

Department of Engineering and Materials Science， National Natural Science Foundation of China. Report on Advances in Mechanical Engineering（2021—2035）［M］.Beijing： Science Press， 2021：297-306.

［97］ MAO Ting， ZHANG Yun， RUAN Yufei， et al. Feature Learning and Process Monitoring of Injection Molding Using Convolution-deconvolution Auto Encoders［J］. Computers & Chemical Engineering， 2018， 118：77-90.

［98］ ZHOU Xundao， ZHANG Yun， MAO Ting， et al. Monitoring and Dynamic Control of Quality Stability for Injection Molding Process［J］. Journal of Materials Processing Technology， 2017， 249：358-366.

［99］ GUO Fei， ZHOU Xiaowei， LIU Jiahuan， et al. A Reinforcement Learning Decision Model for Online Process Parameters Optimization from Offline Data in Injection Molding［J］. Applied Soft Computing， 2019， 85：1058.

［100］ 劉二甲. PBX本構(gòu)模型的熱力耦合仿真研究［D］. 哈爾濱： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2019.

LIU Erjia. Thermodynamic Coupling Simulation of PBX Constitutive Model［D］. Harbin：Harbin Institute of Technology， 2019.

［101］ KANG Ge， YANG Zheng， CHEN Pengwan， et al. Mechanical Behavior Simulation of Particulate-filled Composite at Meso-scale by Numerical Manifold Method［J］. International Journal of Mechanical Sciences， 2022， 213：106846.

［102］ XIAO Youcai， XIAO Xiangdong， XIONG Yanyi， et al. Mechanical Behavior of a Typical Polymer Bonded Explosive under Compressive Loads［J］.Journal of Energetic Materials， 2021， 42：1-33.