含缺陷分布的β-HMX单晶动态拉伸变形及破坏机理

作     者：黄龙杰 刘睿 高飞艳 陈鹏万 HUANG Longjie;LIU Rui;GAO Feiyan;CHEN Pengwan

作者机构：北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 中国电子科技集团公司第三十三研究所中国-白俄罗斯电磁环境效应"一带一路"联合实验室山西太原030032 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2023年第44卷第12期

页      面：3872-3883页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(12272051) 

主　　题：β-HMX单晶 Smith力场 动态拉伸 缺陷特征 孔洞演化 破坏机制 

摘      要：为研究β-HMX炸药晶体内部缺陷对其力学行为的影响,采用分子动力学方法,基于Smith力场模拟含不同缺陷特征(孔隙率、孔洞数量和孔洞分布形态)的β-HMX单晶在动态拉伸下的变形、损伤及破坏过程。研究结果表明:孔隙率由1%增大至2%,β-HMX单晶的抗拉强度与完美单晶相比下降5.3%~11.2%,杨氏模量降低3.6%~13.4%;孔隙率不变的条件下,材料的抗拉强度会随着孔洞数量的增多而下降;当孔洞间距较小时,在拉伸过程中孔洞之间发生相互作用,导致材料的抗拉强度降低;孔洞的分布形态对β-HMX炸药单晶抗拉强度影响较为明显,不同应变率下β-HMX单晶的破坏机理具有明显差异,在5×10~9 s^(-1)拉伸应变率下孔洞周围先形成细小裂纹,裂纹逐渐扩展导致β-HMX单晶发生断裂,材料具有明显断口,在1×10^(11) s^(-1)拉伸应变率下,β-HMX单晶内部形成多条裂纹,导致材料破坏失效;获得了含缺陷分布的β-HMX单晶动态拉伸变形及破坏机理,为优化β-HMX及其混合炸药的制备工艺和提高其力学性能提供了理论依据。