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PBX炸药是一种含损伤的粘弹性材料,损伤在受到复杂环境下外载荷的作用下会进一步扩展,破坏炸药的结构进而导致炸药的提前起爆。目前,PBX炸药的安全性评估以及未来先进武器的设计急需明确PBX炸药在外载荷作用下的损伤演化过程以及热点形成机理。针对高聚物黏结炸药将处于炮弹发射和侵彻全过程中的恶劣环境,本文研究了高聚物黏结炸药在全过程中的裂纹演化、应力波传播及温度变化瞬态响应。具体研究内容及结论如下:(1)提出了一种能够准确计算PBX炸药在发射、飞行和侵彻全过程的瞬态响应的计算方法。考虑材料的非线性及损伤效应,采用含接触三维非线性有限元离散结构的变形场和惯性场,建立有限元模型,其中含损伤粘弹性体材料的损伤演化用Visco-SCRAM描述,温度变化采用宏观温度体积加热模型和微观摩擦热点模型描述。(2)通过模拟单轴压缩实验及炸药冲击试验,并与实验结果对比验证了本文模型的正确性。并通过计算PBX炸药在给定载荷下摩擦升温响应验证了摩擦热点温升模型的正确性。研究了三向压缩状态下PBX炸药的损伤响应。发现该环境下药柱两端裂纹半径高于其他部位,且裂纹扩展速度低于应力波传播速度。(3)基于本文方法,研究了炮弹膛内运动过程中PBX炸药的动态响应。结果表明,该过程中炸药柱会发生轴向压缩,压缩量变化趋势与弹底压力一致;相同条件下线膛炮较滑膛炮更易引起PBX炸药中裂纹的扩展;该过程中PBX炸药宏观体积升温以及微裂纹面摩擦升温均很小,不会发生点火。(4)分析了炮弹侵彻靶板过程中PBX炸药的动态响应。结果表明,旋转不能提高炮弹的侵彻能力;该过程中PBX炸药柱会发生轴向压缩,药柱两端面中心部位压缩量较大,且轴向压缩变形呈现反复震荡;应力波在钢壳中传播速度大于PBX炸药;侵彻时产生的冲击波是造成裂纹扩展的原因,炮弹击穿靶板时裂纹扩展开始衰减;PBX炸药宏观温升受应变率影响;该过程中宏观温升以及摩擦生热较炮弹膛内运动大,不会造成炸药点火。