兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (8): 240948-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0948
闫月光, 葛超*(), 张勇, 王晋, 吕博宇, 余庆波, 王海福
收稿日期:
2024-10-11
上线日期:
2025-08-28
通讯作者:
基金资助:
YAN Yueguang, GE Chao*(), ZHANG Yong, WANG Jin, LÜ Boyu, YU Qingbo, WANG Haifu
Received:
2024-10-11
Online:
2025-08-28
摘要:
为了研究PTFE/Al/W氟聚物基活性材料冲击加载下的力-化学响应行为,开展氟聚物基活性材料落重冲击试验,提出弱耦合跨尺度数值计算方法,基于此方法建立宏观-细观氟聚物基活性材料落重冲击加载反应过程的跨尺度数值仿真模型。结合跨尺度数值仿真对落重冲击试验的宏观、细观结构力化响应行为及冲击激活机理进行讨论分析。分析结果表明:W含量对氟聚物基活性材料冲击激活反应影响显著,随着W含量增加,材料体系冲击激活阈值降低;弱耦合跨尺度数值仿真分析模型有效模拟了氟聚物基活性材料的力-化学响应过程;X型剪切带是氟聚物基活性材料破碎、激活引发反应的主要机制,其形成、演化和分布受W含量影响较大。
中图分类号:
闫月光, 葛超, 张勇, 王晋, 吕博宇, 余庆波, 王海福. 基于弱耦合跨尺度方法的氟聚物基活性材料冲击力-化学响应行为[J]. 兵工学报, 2025, 46(8): 240948-.
YAN Yueguang, GE Chao, ZHANG Yong, WANG Jin, LÜ Boyu, YU Qingbo, WANG Haifu. Mechanochemical Response of Fluoropolymer-matrix Reactive Materials Subjected to Shock Loading Based on Weak Coupling Trans-scale Method[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(8): 240948-.
材料类型 | 质量分数/wt.% | 理论密度/ (g·cm-3) | ||
---|---|---|---|---|
PTFE | Al | W | ||
A | 73.5 | 26.5 | 0 | 2.31 |
B | 68.8 | 24.2 | 7 | 2.46 |
C | 63.6 | 22.4 | 14 | 2.61 |
表1 PTFE/Al/W材料组分体系构成
Table 1 Composition of PTFE/Al/W material component system
材料类型 | 质量分数/wt.% | 理论密度/ (g·cm-3) | ||
---|---|---|---|---|
PTFE | Al | W | ||
A | 73.5 | 26.5 | 0 | 2.31 |
B | 68.8 | 24.2 | 7 | 2.46 |
C | 63.6 | 22.4 | 14 | 2.61 |
材料 | A/MPa | B/MPa | n | C | m | Tm/K |
---|---|---|---|---|---|---|
Al | 265 | 426 | 0.34 | 0.015 | 1 | 775 |
PTFE | 11 | 44 | 1 | 0.12 | 1 | 600 |
W | 1510 | 177 | 0.12 | 0.016 | 1 | 1748 |
表2 组分材料本构方程参数
Table 2 Constitutive equation parameters of component materials
材料 | A/MPa | B/MPa | n | C | m | Tm/K |
---|---|---|---|---|---|---|
Al | 265 | 426 | 0.34 | 0.015 | 1 | 775 |
PTFE | 11 | 44 | 1 | 0.12 | 1 | 600 |
W | 1510 | 177 | 0.12 | 0.016 | 1 | 1748 |
材料 | ρ0/(g·cm-3) | c0/(m·s-1) | s | Γ0 |
---|---|---|---|---|
Al | 2.71 | 5250 | 1.37 | 1.97 |
PTFE | 2.15 | 1680 | 1.12 | 0.59 |
W | 18.1 | 4000 | 1.27 | 1.54 |
表3 组分材料状态方程参数
Table 3 Equation of state parameters of component materials
材料 | ρ0/(g·cm-3) | c0/(m·s-1) | s | Γ0 |
---|---|---|---|---|
Al | 2.71 | 5250 | 1.37 | 1.97 |
PTFE | 2.15 | 1680 | 1.12 | 0.59 |
W | 18.1 | 4000 | 1.27 | 1.54 |
数据来源 | a0/(m·s-1) | s |
---|---|---|
Yang等[ | 1544.23 | 2.18 |
本文仿真 | 1585.71 | 1.88 |
表4 实验[25]与本文仿真所得Hugoniot参数对比
Table 4 Comparison of Hugoniot parameters obtained from the experiment[25] and the simulation of this study
数据来源 | a0/(m·s-1) | s |
---|---|---|
Yang等[ | 1544.23 | 2.18 |
本文仿真 | 1585.71 | 1.88 |
参数 | Ea /(kJ·mol-1) | Ru/(mol·K) | Tr/℃ | n |
---|---|---|---|---|
数值 | 50.836 | 8.314J | 550 | 1.5 |
表5 冲击激活理论相关参数
Table 5 Parameters related to impact activation theory
参数 | Ea /(kJ·mol-1) | Ru/(mol·K) | Tr/℃ | n |
---|---|---|---|---|
数值 | 50.836 | 8.314J | 550 | 1.5 |
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