郭 虎，罗景润

（中国工程物理研究院总体工程研究所，四川 绵阳621900）

引 言

高聚物黏结炸药（polymer bonded explosive，PBX）PBX 是一种颗粒高度填充的复合材料。从细观研究可以看出［1-4］，PBX 含有初始损伤，在外加载荷的作用下，这些损伤会进一步演化，以颗粒断裂、界面脱粘、黏结剂基体开裂、变形孪晶以及剪切带等形式使炸药的力学性能劣化。同时，PBX的起爆机理（特别是XDT）与损伤也有密切的联系。因此，对PBX 细观损伤的表征是其力学行为研究的重要内容，也是武器安全性研究的基础。

目前，已有不少本构模型应用于PBX力学行为的研究，如修正的Ramberg-Osgood模型［5］、Johnson-cook模型［6］和罗景润等［7］结合前两者而建立的模型，以及周风华等［8-9］建立的损伤型ZWT 模型。但是，这些本构模型都没有较好地表征PBX 细观损伤。微裂纹统计模型（Statistical Crack Mechanics，SCRAM）是基于微裂纹扩展的本构模型［10-11］，利用微裂纹尺寸表征材料细观损伤，能较好地反映材料细观物理过程［12-13］。本研究基于微裂纹统计模型，分析了PBX 的力学行为及相应的物理过程，以及黏性对PBX 力学行为的影响。

1 模型的建立

由于考虑的因素较多，SCRAM 本构模型本身比较复杂，为方便应用，相继出现了各向同性ISOSCRAM 模型［14］和在其基础上建立的黏弹性Visco-SCRAM 模型［15-16］。如图1所示，Visco-SCRAM模型由一个包含多个Maxwell体并联的黏弹性体和一个由SCRAM 模型定义的微裂纹损伤体串联而成。其中，是偏应力率，是黏弹性偏应变率，是微裂纹损伤体的偏应变率，而Gn和ηn分别是第n个Maxwell体的剪切模量和黏性系数。

在第n个Maxwell体里，有：

图1 Visco-SCRAM 模型结构图［15］Fig.1 Schematic representation of Visco-SCRAM model［15］

由于弹簧与黏壶串联，故黏弹性应变率等于弹簧与黏壶产生的应变率之和，即：