考虑应变率及密度影响的含铝PBX炸药本构模型

胡雪垚，聂贻韬，沈 飞，肖 玮，屈可朋

(1.西安近代化学研究所，陕西 西安 710065; 2.海装装备项目管理中心，北京 100071)

引 言

高聚物黏结炸药(PBX)因其配方灵活、加工便捷、力学性能优异等诸多优点，在常规武器战斗部及火箭推进剂中得到了广泛应用。在实际使用过程中，炸药装药会受到不同应变率的载荷作用，如：加工、装填及运输过程中应变率小于10-1s-1；发射过载和低速撞击时应变率约为10-1～102s-1；而高速撞击时应变率可超过102s-1。此外，由于加工工艺的限制，尤其是大尺寸的炸药装药结构，其不同位置处的装药密度不可避免地存在一定差异。然而，在不同密度分布和加载速率条件下，材料通常表现出截然不同的力学行为，严重影响炸药的安全使用。目前，数值计算是炸药装药安全性研究的重要方法，如何真实反映炸药材料在不同条件下的力学行为是高精度仿真的重要基础，为此，非常有必要建立能够准确描述其应变率及密度依赖性的本构模型。

PBX炸药是由高体积分数的含能颗粒和聚合物黏结剂组合而成的复合材料。其中，含能颗粒为弹脆性材料，在低应变水平下容易产生损伤；而黏结剂具有明显的黏弹性特征，其力学行为受应变率影响较大。孙文旭等[1]基于Z-W-T模型建立了考虑损伤的动态黏弹性本构模型，描述了不同应变率下PBX-1炸药的动态力学行为，但在准静态条件下未得到较高精度的拟合结果。Bennett等[2]在Dienes等[3]提出的统计裂纹力学模型基础上，发展了能够描述材料黏弹性力学响应和微裂纹损伤演化行为的Visco-SCRAM模型。……