唐 红, 周俊辉, 吕珂臻, 陈学平, 豆育升

(1. 重庆邮电大学计算机科学与技术学院, 重庆 400065； 2. 中国工程物理研究院化工材料研究所, 四川 绵阳 621999)

1 引 言

高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosive,PBX),在压制过程中会发生位移、变形甚至断裂等各种力学行为, 但是这些力学行为很难直接观察到,故人们难以明确其成型机理。为表征复合含能材料的压制成型特性,许多学者通过数值模拟方法[1-3]计算炸药不同组分中力学参量的变化,得到压制过程的力学行为状态及模拟数据,对改进压制工艺和控制炸药质量具有重要意义。

PBX的力学性能、热力学性能和化学性质都与细观尺度上的物理和化学过程直接相关[4],因此在细观尺度上研究PBX的压制过程对于理解它的力学性能有重大意义。目前,工程上常用的研究PBX力学行为的Lagrangian有限元方法(Finite Element Method,FEM)是基于连续介质的力学方法[5]。如兰琼等[2]利用有限元计算方法, 对奥克托今(HMX)基PBX炸药温压时效处理过程的加热加压阶段进行模拟,得到处理过程中炸药件尺寸变化规律,并推导出炸药件密度变化量,由此预测温压时效处理对PBX的作用效果; 张涛等[6]运用基于有限元方法对PBX粉末温压成型过程进行了数值模拟,获得了粉末体几何形变、应力场及相对密度分布等相关数据等。有限元方法的优点是计算速度快,能够在接近于工程的宏观尺度上对材料的性质进行研究,缺点是不能有效地在计算中考虑微观结构的性质,且在处理材料极大变形问题时,网格发生扭曲、畸变和缠绕,重新划分网格非常困难,计算精度严重下降。……