文档介绍：第卷第期含能材料.,.
年月,
文章编号:
药柱温升过程中的性能变化研究
兰琼,鲁建英,张明,雍炼
.中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳;.北京理工大学宇航学院,北京
摘要:为全面了解温升过程中药柱温度、应力和尺寸变化情况,利用瞬态一应力耦合有限元法对药柱温升过
程进行模拟。结果显示:药柱温升过程中,热量逐渐向内部传递,初始升温阶段应力增大很快,最大达到.,
随着内外温差的减小而逐渐减小;药柱尺寸增大,密度减小约.· ~。通过模拟可以初步确定药柱温升过
程内部应力变化规律,预估尺寸和密度变化量,优化设计了一种炸药加热工艺,即将加热分四段进行,尽量降低升
温速率,保证至少的恒温时间。
关键词:物理化学;高聚物粘结炸药;热处理;数值模拟
中图分类号:; 文献标识码:
内置铜一康铜测温热电偶,将热电偶接至数据采集器,置
引言
于烘箱中加热,记录温度随时间变化规律,为数值模拟
炸药件压制成型后有一定的内应力存在,内应力提供热载荷数据及模型修正依据。炸药件摆放位置及
的释放可能导致炸药件体积膨胀,形成微裂纹,甚至导接线如图所示,药柱中排布、两根测温热电偶,分别
致加工过程中炸药件破裂⋯,需要通过热处理来消除测试内、外温度变化,热电偶分布如图所示。药柱初始
内应力。热处理过程中升温速率影响热应力大小,如果温度为,预定加热温度为℃。烘箱升温至
升温过快可能导致拉伸应力过大使炸药件内部局部界预定温度,恒温后,药柱、点温度均达到℃。
面脱粘或局部基体剪裂,甚至开裂,但是,如果升温. 问题的描述
太慢又会延长实验周期。因此,需要研究成型炸药件在升温过程中药柱内部温度低于载荷温度,存在温
温升过程中的各项性能变化。但是,仅通过实验测试手度差,产生热应力,热量以热传导方式从药柱表面向内
段很难获得全面的数据,且效率较低。目前有限元数值部传递,温度与时间有关;同时,加热使药柱膨胀,产
模拟技术在金属热处理领域已经得到广泛应用,开
生弹塑性变形。采用瞬态热应力耦合有限元法,选用
发出了、等热处理过程数值模拟软
八节点六面体单元模拟
件包,实现了对淬火、回火、渗碳等过程的温度、组织、残
药柱在随时间变化的热载荷输入条件下的内部
余应力等的计算。但是,炸药是一种颗粒高度填充的特
温度、等效应力及尺寸变化情况。
殊材料,与金属有很大区别,其后处理机理还在研究当
. 问题的假设
中,要对其作用过程进行全面描述还很困难。
温度场问题为无内热源热传导问题。药
本文利用有限元法对高聚物粘结炸药药柱
柱温升过程中吸收热量,发生弹性变形。材料为
热处理过程升温阶段的温度分布情况进行计算,利用
均质各向同性。与温度有关的力学性能在微小时
温度变化与应力应变关系得到药柱升温过程中的应
间增量内呈线性变化,弹性应变、温度应变可分。
力、尺寸变化规律,并与温度场在线测量实验结果进行
药柱导热系数、比热不随温度变化。
对比,修正模型参数,得到适合模拟药柱温升过
程的通用热分析模型,由此对加热工艺进行优化。有限元模型的建立
温度场问题. 几何模型
根据药柱的几何对称性,取其中心点为坐标原点,
. 温度场在线测量实验
取和。, 和: 及