溫度-缺陷耦合作用下PBX斷裂強(qiáng)度預(yù)測模型的建立與分析

摘要：在經(jīng)典線彈性斷裂模型（LEFM）中引入固有等效缺陷參數(shù)a* 作為修正參量，成功建立了含不同深度表面裂紋的高聚物黏結(jié)炸藥（PBX）斷裂強(qiáng)度預(yù)測模型，并應(yīng)用于典型高聚物黏結(jié)炸藥LX-17和PBX-9502的強(qiáng)度預(yù)測，研究了PBX的斷裂行為及其隨溫度的變化規(guī)律。研究表明：所建立的斷裂強(qiáng)度預(yù)測模型可實(shí)現(xiàn)對無缺陷和含缺陷試件斷裂準(zhǔn)則的精確和統(tǒng)一描述；提出了一種基于無預(yù)制裂紋和任意裂紋深度試樣的斷裂韌性測試方案和計(jì)算方法，可極大減少對樣品量及預(yù)制裂紋深度的要求；探討了PBX斷裂強(qiáng)度的溫度效應(yīng)，通過PBX斷裂強(qiáng)度模型實(shí)現(xiàn)了溫度-缺陷耦合條件下的強(qiáng)度預(yù)測。本研究為溫度-缺陷耦合條件下的PBX斷裂性能評價提供了理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：高聚物黏結(jié)炸藥（PBX） 溫度-缺陷耦合作用 斷裂強(qiáng)度預(yù)測模型 斷裂參數(shù)測定方法

中圖分類號：TJ55" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" 文章編號：1671-8755（2024）04-0057-08

Establishment and Analysis of Fracture Strength Prediction Model for

PBX under Temperature-Defect Coupling Effect

WEN Chengji ， SUN Jie2， PENG Rufang1， YIN Ying2

（1. State Key Laboratory of Environment-friendly Energy Materials， Southwest University of Science

and Technology， Mianyang 621010， Sichuan， China; 2. Institute of Chemical Materials， China

Academy of Engineering Physics， Mianyang 621900， Sichuan， China）

Abstract：" By introducing the inherent equivalent defect parameter a* as a correction parameter into the classical linear elastic fracture mechanics model （LEFM）， a predictive model for the fracture strength of polymer bonded explosives（PBX） with different depth surface cracks has been successfully established and applied to typical polymer bonded explosives LX-17 and PBX-9502 to study the fracture behavior of PBX and its variation with temperature. The results show that the established fracture strength prediction model can achieve accurate and unified description of the fracture criteria for both flaw-free and flawed specimens. A fracture toughness testing scheme and calculation method based on samples without prefabricated cracks and with arbitrary depth cracks are proposed， which can significantly reduce the requirements for sample quantity and prefabricated crack depth. Additionally， the temperature effect on the fracture strength of PBX is explored， and the strength prediction under temperature-defect coupling conditions is achieved by combining the PBX fracture strength model. This study provides theoretical support and practical guidance for evaluating the fracture performance of PBX under temperature-defect coupling conditions.

Keywords：" Polymer bonded explosives （PBX）; Temperature-defect coupling effect; Fracture strength prediction" model; Methods for determining fracture parameters

高聚物黏結(jié)炸藥（PBX）材料參數(shù)的準(zhǔn)確獲取對評價其結(jié)構(gòu)性能至關(guān)重要，在制造、加工、使用等過程中，防止其發(fā)生意外起裂甚至斷裂失效尤為關(guān)鍵［1］。如何獲得與PBX抗裂能力相關(guān)的材料參數(shù)備受關(guān)注［2-3］。此外，在全壽命周期內(nèi)，PBX作為武器構(gòu)件需要承受環(huán)境中的復(fù)雜熱力作用的影響，這就要求研究人員充分把握PBX的斷裂參數(shù)隨溫度的變化規(guī)律，事先掌握不同溫度環(huán)境下PBX部件的起裂判據(jù)及確保PBX結(jié)構(gòu)完整性所對應(yīng)的環(huán)境邊界［4-6］。

PBX由高填充的脆性顆粒和黏彈性聚合物構(gòu)成，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其斷裂特征也存在特殊性。大量研究表明，PBX既不同于脆性極佳的陶瓷材料（滿足線彈性斷裂理論），也明顯區(qū)別于具有應(yīng)力屈服現(xiàn)象的金屬材料，在一定程度上與混凝土相似，屬于準(zhǔn)脆性材料［7］。但PBX內(nèi)部的含能晶體顆粒（數(shù)微米到數(shù)十微米）遠(yuǎn)小于混凝土的構(gòu)成骨料（數(shù)十至數(shù)百毫米），因此PBX的均質(zhì)性更好，并對表面或內(nèi)部的缺陷十分敏感［8］。

傳統(tǒng)的斷裂參數(shù)（如斷裂韌性）測試方法費(fèi)時費(fèi)力，將大尺寸、大批量的PBX試件用于實(shí)驗(yàn)測試，不但經(jīng)濟(jì)性差，甚至伴隨安全隱患。按照傳統(tǒng)的斷裂韌性KIC 測試流程，首先需要按照各類材料的測試標(biāo)準(zhǔn)，在對應(yīng)的試件上預(yù)制一系列深度的裂紋，然后逐一測試其表觀KIC，直至找到不受裂紋深度影響的穩(wěn)定KIC，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性依賴于巨大的樣品量和精準(zhǔn)的預(yù)制裂紋工藝［9-12］。Guo等［2］依據(jù)金屬材料的斷裂韌性測試標(biāo)準(zhǔn)，并未得到能夠代表PBX的KIC 值。周忠彬等［13］通過數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC）建立了裂紋尖端位移場與應(yīng)力強(qiáng)度因子間的計(jì)算關(guān)系，獲得了PBX的KIC。目前，在有限的實(shí)驗(yàn)條件下，建立一種簡易、可靠的KIC" 測試方案，仍是一個巨大的挑戰(zhàn)。

學(xué)者們對溫度作用下PBX的斷裂行為、缺陷對PBX斷裂的影響（裂紋擴(kuò)展路徑、斷裂機(jī)制）進(jìn)行了研究。眾多學(xué)者研究溫度對PBX物性的影響，往往聚焦于炸藥晶體、黏結(jié)劑以及兩者界面之間力學(xué)性能的挖掘［14-15］。林聰妹等［16］采用多個參數(shù)評估了氟樹脂F(xiàn)2314/丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS）復(fù)合材料與TATB的界面作用，并發(fā)現(xiàn)界面作用與F2314和AS的相轉(zhuǎn)變有關(guān)，且對溫升敏感。Lv等［17］采用分子動力學(xué)模擬方法研究了溫度和應(yīng)變速率對TATB-F2314組織、力學(xué)性能及斷裂損傷機(jī)制的影響。Liu等［18］對PBX樣品進(jìn)行了半圓盤三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)（SCB），根據(jù)嵌入式內(nèi)聚裂紋模型（ECCM）與臨界距離理論（TCD）預(yù)測了帶缺陷PBX的臨界載荷。Huang等［19］則采用了黏彈性相場斷裂（PFF）方法研究了壓縮狀態(tài)下PBX顆粒粒徑以及顆粒體積分?jǐn)?shù)對破壞強(qiáng)度的影響。李克武等［20］構(gòu)建了基于材料細(xì)觀特征量的拉伸強(qiáng)度理論模型，實(shí)現(xiàn)了對PBX炸藥拉伸強(qiáng)度與炸藥微裂紋密度、顆粒/黏結(jié)劑界面性能等細(xì)觀特征量之間關(guān)系的定量描述。

目前很少有人將溫度和缺陷對PBX斷裂行為影響的研究內(nèi)容結(jié)合，造成現(xiàn)有的對黏結(jié)劑材料特性的總結(jié)和對斷裂機(jī)制的認(rèn)識難以直接應(yīng)用于PBX的生產(chǎn)工藝優(yōu)化和庫存條件指導(dǎo)。本文提出固有等效缺陷參數(shù)a*，對線彈性斷裂力學(xué)模型進(jìn)行修正，定量探究不同深度裂紋（缺陷）對LX-17和PBX-9502斷裂行為的影響，并建立了由任意裂紋試樣測定PBX斷裂韌性的簡便方法。在此基礎(chǔ)上，考慮溫度效應(yīng)，以宏觀的斷裂參數(shù)變化規(guī)律為出發(fā)點(diǎn)，預(yù)測溫度-缺陷（裂紋）耦合作用下的PBX斷裂強(qiáng)度變化，并進(jìn)一步聯(lián)系微觀的黏結(jié)劑的力學(xué)性能變化，解釋該強(qiáng)度模型的合理性與適用性。

1 線彈性斷裂力學(xué)修正模型的建立

對于如圖1所示的三點(diǎn)彎曲試樣，其不考慮初始裂紋影響的斷裂強(qiáng)度σN由式（1）給出：

σN=3PS2BW2（1）

式中：σN為名義斷裂應(yīng)力，MPa；P為試樣斷裂時的最大載荷，N；S為試樣的跨度，mm；B為試樣的厚度，mm；W為試樣高度，mm。

基于經(jīng)典的線彈性斷裂力學(xué)（LEFM）的斷裂模型，斷裂強(qiáng)度σN由式（2）表示：

σN=KICYπa（2）

式中：KIC為斷裂韌性，MPa·m1/2；a為預(yù)制裂紋的深度，mm；Y或Y（a/W）是裂紋幾何因子［21］，它反映了裂紋形狀和尺寸對裂紋尖端應(yīng)力場強(qiáng)度的影響，無量綱。對于如圖1所示的三點(diǎn)彎曲試樣，當(dāng)S/W=4時，Y（a/W）由式（3）給出：

Y（aW）=

1.99-（1-aW）［2.15-3.93（aW）+2.7（aW）2］

π（1+2aW）（1-aW）32（3）

然而，當(dāng)a接近0時，即PBX無預(yù)制裂紋時，此情形并不在LEFM的適用范圍內(nèi)，基于式（2）計(jì)算的斷裂強(qiáng)度σN與材料的實(shí)際強(qiáng)度存在巨大偏差?？紤]到并不存在完美無缺陷的材料，因此，提出了一個新的參數(shù)——固有等效缺陷a*，對公式（2）進(jìn)行修正。當(dāng)a為0時，由于PBX內(nèi)部固有的微觀缺陷和弱黏接界面等，導(dǎo)致實(shí)際強(qiáng)度σ0低于理論強(qiáng)度（僅考慮由分子或原子之間的結(jié)合力決定的強(qiáng)度）。根據(jù)上述物理定義，a* 可由式（4）給出：

a*=1πY2（KICσ0）2（4）

當(dāng)a=0時，根據(jù)公式（3）可得Y=1.12。因此，基于修正后的LEFM可以將式（2）寫為式（5）：

σN=KICYπ（a+a*）（5）

參考文獻(xiàn)［22］中LX-17（由質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.5%" Kel-F 800黏結(jié)劑和92.5% TATB構(gòu)成）的KIC和σ0，基于公式（4）計(jì)算a*，結(jié)果如表1所示。

根據(jù)式（5），可以得到23 ℃ 時LX-17的斷裂強(qiáng)度對其裂紋深度的響應(yīng)規(guī)律，如圖2所示。圖2（a）清楚地對比了傳統(tǒng)LEFM和修正的LEFM在強(qiáng)度預(yù)測上的區(qū)別：在淺裂紋區(qū)，后者的預(yù)測結(jié)果更為合理，且擬合效果較好（R2=0.981）。將圖2（a）轉(zhuǎn)換成雙對數(shù)形式得到圖2（b），進(jìn)一步揭示了跨尺度裂紋深度a與σN之間的關(guān)系。在淺缺陷（裂紋）區(qū)域，缺陷對斷裂強(qiáng)度影響甚微，材料斷裂通常遵循強(qiáng)度準(zhǔn)則， 而在深裂紋區(qū)域則受斷裂韌性（KIC）控制，遵循KIC 準(zhǔn)則?；诒疚奶岢龅男拚Ｐ?，可聯(lián)系強(qiáng)度準(zhǔn)則、KIC 準(zhǔn)則以及它們之間的過渡區(qū)域， 從而提供適用范圍更廣泛的斷裂強(qiáng)度預(yù)測模型。因此，由任意裂紋深度的試件獲得PBX的斷裂韌性KIC 就具備了可能性和合理性。

雖然峰值荷載Pmax 對應(yīng)的虛擬裂紋擴(kuò)展量Δafic 與骨料粒徑密切相關(guān)［23-24］，但由于PBX粒徑極?。〝?shù)微米到數(shù)十微米），所以即便在峰值荷載Pmax 下對應(yīng)的Δafic 幾乎忽略不計(jì)，此時的裂紋長度不必另外修正。將式（4）代入式（5）中，可以得到基于固有等效缺陷a*的斷裂參數(shù)計(jì)算方法：

1（YσN）2=1（1.12σ0）2+πa（KIC）2（6）

式（6）建立了材料的名義斷裂應(yīng)力σN，無缺陷斷裂強(qiáng)度σ0和斷裂韌性KIC 之間的線性方程。只要實(shí)驗(yàn)測定了a與σN之間的變化規(guī)律，通過式（6）線性回歸分析，就能根據(jù)斜率π·KIC-2、截距1·（1.12σ0）-2 分別確定材料的σ0和KIC。此處簡稱為“固有等效缺陷a* 法”或“a* 法”。

2 PBX斷裂強(qiáng)度修正模型與“a*法”的驗(yàn)證應(yīng)用

2.1 LX-17

以LX-17的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（a與對應(yīng)的σN）確定了不同溫度下的材料斷裂參數(shù)如表2所示，σN，σ0和KIC 之間的響應(yīng)關(guān)系如圖3所示。

對照表1數(shù)據(jù)，表2中根據(jù)式（6）確定的KIC都在合理范圍內(nèi)。需要注意的是，相較于KIC，σ0預(yù)測值的準(zhǔn)確性更依賴于裂紋深度的預(yù)設(shè)。也就是說，如果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)（主要是裂紋深度）都處于KIC準(zhǔn)則控制區(qū)內(nèi)，此時材料的斷裂行為只與斷裂韌性KIC有關(guān)而與本身的強(qiáng)度σ0無關(guān)。由于缺失KIC準(zhǔn)則區(qū)之外的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，造成式（1）和式（5）在淺裂紋處無明顯預(yù)測區(qū)別，無法衡量固有等效缺陷a* 對材料強(qiáng)度的影響，導(dǎo)致的結(jié)果就是 a*" 項(xiàng)作用極小，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)只能倒推得到式（1），σ0預(yù)測值偏大。綜上，為了準(zhǔn)確預(yù)測σ0，我們推薦盡可能在強(qiáng)度準(zhǔn)則區(qū)與KIC 準(zhǔn)則區(qū)之間的過渡段預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。

表3由表1的KIC和表2的σ0數(shù)據(jù)整合而來，并根據(jù)其繪制了裂紋深度-斷裂強(qiáng)度響應(yīng)曲線，詳見圖4。圖4中各個溫度下的曲線擬合效果都符合預(yù)期。其中，23 ℃ 時的曲線擬合度（R2=0.999）甚至優(yōu)于圖2（R2=0.981）。這表明了由“固有等效缺陷法”獲得的斷裂參數(shù)是合理的，一定程度上更符合材料斷裂強(qiáng)度對缺陷的響應(yīng)規(guī)律。

2.2 PBX-9502

本文提出的由淺裂紋試件確定材料斷裂參數(shù)繼而建立斷裂模型的方法，在PBX-9502［22］上也得到了驗(yàn)證（由質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的FK-800和95%的TATB組成），A，B，C代表不同批次，每批試樣在23 ℃ 和 -20 ℃ 分別測試。試件的斷裂參數(shù)σN，σ0和KIC 之間的線性關(guān)系由式（6）給出，如圖5所示。

圖6詳細(xì)展示了由實(shí)驗(yàn)直接測試與由“固有等效缺陷法” 確定 KIC 的區(qū)別 （批次B與其他兩批次的差別較大）。實(shí)驗(yàn)上，往往需要裂紋深度a到達(dá)特定尺寸（虛線框中的表觀KIC 為非穩(wěn)狀態(tài)）， 直到KIC 趨于穩(wěn)定不受a影響，方可確定真實(shí)KIC。然而，傳統(tǒng)斷裂韌性測試方法的主要缺點(diǎn)為：（1）無法由淺裂紋試件確定KIC。當(dāng)需要預(yù)制的裂紋特別深時，試件加工難度大；（2）KIC 的準(zhǔn)確性強(qiáng)烈依賴于數(shù)據(jù)點(diǎn)優(yōu)劣，特別是復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果離散性較大，數(shù)據(jù)預(yù)處理困難。而“固有等效缺陷法”實(shí)質(zhì)上已經(jīng)進(jìn)行了線性回歸分析，受實(shí)驗(yàn)誤差影響相對較小。

由圖5、圖6確定的σ0和KIC，即可描繪出PBX-9502的裂紋-強(qiáng)度響應(yīng)曲線，見圖7。各曲線的擬合效果符合預(yù)期，R2＞0.91。不同溫度下，除批次C外，各批次試件σ0和KIC 無明顯變化。在 -20 ℃ 到23 ℃之間，PBX-9502與LX-17的σ0和KIC相近，且隨溫度的變化規(guī)律也相似，LX-17與PBX-9502的斷裂參數(shù)對比見表4。一個重要的原因是，

它們共用同種黏結(jié)劑（FK-800），說明即便黏結(jié)劑占比極小，炸藥的斷裂強(qiáng)度依舊很大程度上取決于黏結(jié)劑的溫度效應(yīng)。

3 溫度效應(yīng)下PBX的斷裂參數(shù)變化及斷裂強(qiáng)度的預(yù)測與分析

本研究進(jìn)一步探究了σ0，KIC，a* 三者隨溫度影響的變化規(guī)律以及相互之間的聯(lián)系。總體上，σ0和KIC 隨著溫度升高而下降，但細(xì)節(jié)有所不同，詳見表5和圖8。此處以 -60 ℃ 時的斷裂參數(shù)為參考基準(zhǔn)，從 -60 ℃ 上升到 -20 ℃ 時，KIC 下降了18%，而σ0下降了10.3%，即KIC 下降程度更劇烈，a* 減小。詳見圖8中a*-T擬合曲線（圖中曲線僅是以多項(xiàng)式擬合而得，重在展示斷裂參數(shù)的變化趨勢，并非建立了定量模型）。-20～23 ℃ 時，KIC 降速減緩，而σ0降速增加，結(jié)果導(dǎo)致a* 增加。23 ℃ 之后，KIC 和σ0降速最大（KEL-F 800的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg約為28 ℃［25］），由于σ0的下降程度仍大于KIC，所以a*依舊增加，增速為0.03 mm·℃-1。

工程上，損傷容限（Damage tolerance，Dc）指的是結(jié)構(gòu)中能夠容許損傷的臨界尺寸［26］。由式（4）可知，當(dāng)預(yù)制的裂紋深度a趨近于0時，PBX的斷裂強(qiáng)度主要受固有等效裂紋a* 影響。只有當(dāng)a等于或大于a*，該裂紋才對材料斷裂逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。也就是說，盡管Dc與a* 物理意義不同，但a* 確實(shí)類似損傷容限D(zhuǎn)c，在工程上具備對材料性能的評估作用。因此，PBX的Dc在數(shù)值上與a* 近似相等，計(jì)算公式如下：

Dc=a*=1π1.122（KICσ0）2（7）

在目前實(shí)驗(yàn)溫度區(qū)間內(nèi)，-20 ℃ 時有最小損傷容限D(zhuǎn)c= 0.153 mm（由a*-T擬合曲線極小點(diǎn)預(yù)測：T=-12 ℃ 時，a*min=Dc，min=0.152 mm，與前述結(jié)果差別極?。?；對應(yīng)地，在50 ℃ 時Dc最大（Dc， max=0.261 mm）。這說明雖然降低溫度可能會得到較好的σ0和KIC，但要考慮由于Dc變化而引起的影響。例如，在23 ℃ 時，一個具有裂紋長度a=Dc（0.185 mm）的LX-17試件，降溫至 -20 ℃ 時，它所能承受的許用應(yīng)力不再是σ0（21.00 MPa），而是由式（5）計(jì)算得到的15.05 MPa。從圖8可以看出，在23 ℃ 和 -60 ℃ 時，a* 幾乎相同，根據(jù)a* 的變化趨勢，在更低的溫度下很有可能得到與50 ℃ 時相同的a*，這或許能為PBX的許用邊界條件設(shè)置提供一定的參考意義，即是說，a* 一定程度上可以反映材料固有的缺陷屬性，但由于溫度變化必將引起材料內(nèi)部缺陷（微孔、界面脫黏）的變化，而a* 與這種材料特征緊密聯(lián)系，這也是a* 也會隨著溫度變化的原因。

綜上所述，LX-17的斷裂參數(shù)隨溫度的變化規(guī)律強(qiáng)烈依賴于黏結(jié)劑的性能轉(zhuǎn)變。低溫（-60～0 ℃）下，黏結(jié)劑主要處于玻璃態(tài)，其強(qiáng)度相對較大且脆性高。受到載荷時，力學(xué)損耗主要為界面損耗，黏結(jié)劑形變較小，主要由鍵長和鍵角的變化引起，且形變速度幾乎完全對應(yīng)于應(yīng)力的變化［14］。因此，斷裂失效傾向于發(fā)生在晶體和黏結(jié)劑之間的界面上，呈現(xiàn)出脆性斷裂的特征。

23～50 ℃ 時，斷裂參數(shù)對溫度變化的敏感性最大。此時，KF 800發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變，LX-17的力學(xué)損耗來自界面損耗和黏結(jié)劑自身形變，逐漸過渡到韌性斷裂。在該溫度區(qū)間內(nèi)， Groves等［25］也發(fā)現(xiàn)LX-17的壓縮強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度以及模量下降得最為劇烈。

當(dāng)Tgt;Tg，約50 ℃ 之后，KF 800完成玻璃化轉(zhuǎn)變，分子鏈運(yùn)動相對自由，LX-17將呈現(xiàn)出明顯的韌性斷裂。據(jù)圖8所示的σ0-T 擬合曲線預(yù)測，當(dāng)σ0下降為0時，對應(yīng)的T約為67 ℃。而KF 800的熔限通常在60 ～ 100 ℃之間［25］，在拉伸載荷下黏結(jié)劑已經(jīng)難以將TATB晶粒保持在一起。即是說，熔限及其之后的情形傳統(tǒng)線彈性力學(xué)不再適用，KIC和a* 的討論不具有實(shí)際意義。值得注意的是，由于在上述溫度區(qū)間內(nèi)，相較于黏結(jié)劑，炸藥晶體的物性十分穩(wěn)定，因此未將其納入本研究的主要考慮范圍。

引入溫度效應(yīng)，根據(jù)上文描述的斷裂參數(shù)變化規(guī)律（圖8），得到各溫度下的理論KIC和σ0，再結(jié)合缺陷-強(qiáng)度模型，繪制出各溫度下的缺陷-強(qiáng)度預(yù)測曲線，組合這一系列曲線，置于三維坐標(biāo)系中，就近似得到溫度-缺陷耦合作用下的斷裂強(qiáng)度預(yù)測曲面，如圖9所示。將模型拓展應(yīng)用到不同尺寸試件中，可以預(yù)測和對比由尺寸引起的強(qiáng)度變化，如圖10所示。兩種幾何構(gòu)型相似的樣品，高度分別為W1=15 mm，W2=100 mm，以a=3.3 mm為界線，alt;3.3 mm時，σN，1gt;σN，2；agt;3.3 mm時，σN，1lt;σN，2。

4 結(jié)論

基于線彈性斷裂模型，提出固有等效缺陷參數(shù) a* 進(jìn)行修正，建立了對帶有各種表面裂紋的高聚物黏結(jié)炸藥（PBX）的斷裂強(qiáng)度預(yù)測模型，并應(yīng)用于不同種類的PBX（LX-17，PBX-9502）材料斷裂強(qiáng)度預(yù)測。根據(jù)該模型建立了由淺缺陷試件確定材料斷裂參數(shù)的方法，并引入溫度效應(yīng)，驗(yàn)證了所提模型的合理性與適用性。主要結(jié)論如下：（1）本模型適用于準(zhǔn)脆性PBX，可實(shí)現(xiàn)對無缺陷和含缺陷試件斷裂行為的統(tǒng)一描述，形式簡單且物理意義明確。（2）鑒于PBX良好的均質(zhì)性，炸藥顆粒粒徑影響小。建立的σN，σ0和KIC之間的線性關(guān)系式，即便在不同溫度下，也可由淺裂紋試件實(shí)驗(yàn)得到準(zhǔn)確合理的斷裂參數(shù)，對實(shí)驗(yàn)條件要求低。（3）溫度效應(yīng)下的PBX斷裂特征與黏結(jié)劑的物性變化密切相關(guān)，斷裂參數(shù)在黏結(jié)劑的玻璃化溫度Tg附近變化尤其劇烈。探究溫度與PBX斷裂參數(shù)之間的定量關(guān)系依舊是難以解決的問題。（4）基于各溫度下的斷裂參數(shù)的精準(zhǔn)測定進(jìn)行合理的參數(shù)變化規(guī)律總結(jié)，結(jié)合修正的PBX斷裂強(qiáng)度預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)了合理的溫度-缺陷耦合效應(yīng)下的強(qiáng)度預(yù)測。

參考文獻(xiàn)

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