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1、PBX變形破壞的宏細(xì)觀數(shù)值模擬李生濤2015年6月中圖分類號：UDC分類號：PBX變形破壞的宏細(xì)觀數(shù)值模擬作者姓名李生濤學(xué)院名稱機(jī)電學(xué)院指導(dǎo)教師戴開達(dá)答辯委員會主席申請學(xué)位工程碩士學(xué)科專業(yè)兵器工程學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2015年6月MacroandmicronumericalsimulationofdeformationandfractureofPBXCandidateName：LiShengtaoSchoolorDepartment:SchoolofMechatronicalEnginne
2、ringFacultyMentor:DaiKaidaChair,ThesisCommittee：Prof.**DegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：WeaponEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其他人已
3、經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對此研究工作所做的任何貢獻(xiàn)均已在學(xué)位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要本文以PBX炸藥為研究對象，建立了宏觀及宏細(xì)觀耦合模型，使用擴(kuò)展有限元方法，對PBX準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)加載條件下變形破壞過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。采用擴(kuò)展有限元方法對巴西實驗進(jìn)行了計算，計算得到的損傷和變形破壞結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好。同時，對三種改進(jìn)的巴西實驗進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了不同加
4、載形式對圓盤試樣的力學(xué)響應(yīng)及變形破壞過程的影響，計算結(jié)果表明三種改進(jìn)巴西實驗均可起到減小加載部位接觸應(yīng)力的作用。對半圓盤彎曲實驗、單軸壓縮含中心斜裂紋塊體和帶圓孔巴西實驗三種靜態(tài)加載條件下有限元模型進(jìn)行了數(shù)值模擬，獲得的裂紋擴(kuò)展路徑與實驗破壞形態(tài)吻合較好。開展了動態(tài)巴西實驗數(shù)值模擬，對動態(tài)加載條件下試樣的力學(xué)響應(yīng)和變形破壞進(jìn)行了計算，獲得了加載過程中巴西圓盤的應(yīng)力場、應(yīng)變場和裂紋擴(kuò)展過程，分析了不同加載速度對試樣壓縮載荷響應(yīng)和裂紋產(chǎn)生時間的影響。結(jié)合Matlab程序建立了PBX的細(xì)觀模型，使用綁定節(jié)點和共
5、用節(jié)點兩種方法建立了半圓盤三點彎曲實驗和三點彎曲實驗的宏細(xì)觀多尺度耦合模型，并進(jìn)行了靜態(tài)加載條件下的力學(xué)響應(yīng)和變形破壞的計算，得到了加載過程中應(yīng)力場、應(yīng)變場和裂紋擴(kuò)展路徑，并獲得了加載力隨加載位移變化等曲線，預(yù)測得到了兩種模型的臨界張開位移。關(guān)鍵詞：高聚物粘結(jié)炸藥；擴(kuò)展有限元方法；變形破壞；數(shù)值模擬I北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractInthispaper,extendedfiniteelementmethod(XFEM)wasusedtosimulatethedeformationandfailu
6、reprocessofpolymer-bondedexplosives(PBX)underthestaticanddynamicloadingconditionsatmacroandmacro–micromultiscalelevel.Thedeformation,damageandfailureprocessofBraziliansTestunderstaticloadingatmacrolevelweresimulatedbyXFEM,thecalculationresultswereingoodag
7、reementwithexperimentalresults.Moreover,thecalculationmodelsofthreeimprovedBraziliantestswerebuiltandsimulated,andtheeffectofdifferenceloadingformsonmechanicalresponse,deformationandfracturehavebeenanalyzed.Theresultshowsthatthecontractstresscanbereducedi
8、nthesethreeimprovedBrazilianTests.Asemi-circularplatebendingmodel,auniaxialcompressionblockwithacentralrampcrackmodelandadiskwithaholemodelwereestablishedtosimulateunderstaticloading,thecrackpropagationpathandfailur
