裂纹长度对PBX代用材料表观断裂韧性Kc的影响

作     者：单骏鹏 王山 邓鹏飞 唐维 文乾乾 SHAN Jun-peng;WANG Shan;DENG Peng-fei;TANG Wei;WEN Qian-qian

作者机构：中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999 

出 版 物：《含能材料》 (Chinese Journal of Energetic Materials)

年 卷 期：2024年第32卷第5期

页      面：528-536页

核心收录：

学科分类：082604[工学-军事化学与烟火技术] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助(12002322 12272051) 

主　　题：高聚物粘结炸药(PBX) 表观断裂韧性 断裂过程区 尺寸效应 修正最大切应力(MMTS) 

摘      要：表观断裂韧性(Kc)是表征高聚物粘结炸药(PBX)抵抗裂纹萌生和裂纹扩展的重要材料性能,研究表观断裂韧性Kc的尺寸效应对预测不同尺度的PBX的起裂及失效行为具有重要意义。通过中心裂纹巴西圆盘(CSTBD)试验,对PBX代用材料的表观断裂韧性Kc的尺寸效应特性进行研究,通过断裂试验研究了不同裂纹长度(2,4,6,8,10 mm)对CSTBD试样表观断裂韧性Kc的影响。并采用了传统的最大切应力(MTS)准则以及考虑Willimas级数高阶项系数和断裂扩展区(FPZ)长度预估模型的修正最大切应力(MMTS)准则,对PBX代用材料的表观断裂韧性Kc的尺寸效应解释。结果发现,随着裂纹长度的增加,Kc从0.139 MPa·m0.5增长至0.251 MPa·m0.5,并且随着裂纹长度的增加Kc趋于稳定。在使用A3项修正的FPZ长度预估模型下,相较于传统的MTS准则,使用MMTS准则能够很好地解释PBX代用材料表观断裂韧性Kc的尺寸效应。