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数字图像相关方法在PBX断裂韧性研究中的应用

Application of Digital Image Correlation Method to the Fracture Toughness Research of PBX

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【作者】 刘晨蓝林钢唐明峰李明

【Author】 Liu Chen;Lan Lingang;Tang Mingfeng;Li Ming;Institute of Chemical Materials CAEP;Graduate School Chinese Academy of Engineering Physics;

【机构】 中国工程物理研究院化工材料研究所中国工程物理研究院研究生院

【摘要】 高聚物粘结炸药(polymer-bonded explosive,PBX)的抗断裂性能在武器装药的结构设计和安全评估中有重要意义。本文将数字图像相关方法(digital image correlation method,DICM)用于某PBX的准静态平面应变断裂韧性KIC的实验研究,选用三点弯试样和半圆盘弯曲试样进行实验。实验中使用DICM间接监测裂纹张口位移从而确定断裂载荷,在三点弯试样组中与位移计记录对照,两者给出的载荷-裂纹张口位移(P-v)关系基本一致。实验测得两种试样的断裂韧性分为:三点弯试样0.445 MPa.m1/2,半圆盘弯曲试样0.462MPa.m1/2,测试结果呈现了较好的一致性。此外,借助DICM对实验进行应变分析给出裂纹尖端的应变场分布。研究表明,数字图像相关方法可以有效地取代位移计监测裂纹张口位移,并通过应变场分析还可以预测裂纹扩展路径。

【Abstract】 The fracture toughness of polymer-bonded explosive(PBX) is of significant importance in the structure design and safety assessment of weapon.Both three-point bend(3PB) specimen and semi-circular bend(SCB) specimen were used to determine the quasi-static plane-strain fracture toughness KIC of a PBX material.Digital image correlation method(DICM) was applied to monitor the crack mouth open displacement(CMOD) indirectly.The results show a good consistency in the load-CMOD curve when compared to those recorded by a displacement gauge.The fracture toughness resulted from tests were respectively 0.445 MPa.m1/2 for 3PB and 0.462 MPa.m1/2 for SCB.Moreover,the strain distributions near the crack tip were presented thanks to DICM.Summarily,DICM is recommended to replace displacement gauge in monitoring the CMOD,and can be used to predict the path of crack propagation by strain analysis.

  • 【会议录名称】 第十八届全国疲劳与断裂学术会议论文摘要集
  • 【会议名称】第十八届全国疲劳与断裂学术会议
  • 【会议时间】2016-04-15
  • 【会议地点】中国河南郑州
  • 【分类号】TQ560.1
  • 【主办单位】中国机械工程学会、中国材料研究学会、中国航空学会、中国金属学会、中国力学学会、中国腐蚀与防护学会
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