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本文以高聚物粘结炸药为研究对象,在大量调研的基础上确定采用声发射技术监测炸药材料和构件损伤断裂的演化发展,探索声发射技术在炸药力学性能和损伤断裂研究中的应用。 首先以炸药模拟材料为对象进行无缺口和有缺口试样的三点弯曲及恒载声发射实验,采集到了丰富的声发射信号,且能够对损伤进行定位,实验可测性和重复性良好,表明声发射技术可以用于监测该类具有特殊细观结构材料的损伤破坏。在此基础之上,又以炸药材料为对象进行了不同加载条件下的声发射实验,包括三点弯曲、压缩、拉伸及多种恒载等,有针对性地研究高聚物粘结炸药材料的损伤与断裂特性。通过实验得到了一些关于高聚物粘结炸药损伤与断裂特性的定量结果和定性认识。利用声发射技术可以监测材料的损伤演化过程和裂纹扩展过程,区分损伤萌生、演化、汇合的不同阶段,确定细观损伤起始点和宏观裂纹起裂点;利用声发射振铃计数—时间曲线能够准确地判定裂纹起裂点,从而求出炸药及炸药模拟材料在不同加载速率下的断裂韧性;利用恒载声发射不同恒载阶段中声发射的延续性和收敛性可以描述材料损伤的严重程度、判断外加载荷的危险性;利用Felicity效应能够反映材料的固有性质和实验条件对损伤断裂的影响,证明了模拟材料在某些方面不能真实地模拟炸药材料,并给出压缩载荷作用下材料内部存在大量界面摩擦的间接证据;利用声发射特征参数,可以初步识别材料内部的损伤模式和破坏机理,与扫描电镜、金相显微镜、体视显微镜等细观观察结果一致。 此外,还就炸药模拟物半球壳构件的压缩恒载声发射实验进行了详细讨论,从Felicity比、加载和恒载声发射、卸载声发射等多个角度分析了如何利用声发射特征参数特别是振铃计数表征不同载荷水平下损伤的相对严重程度,并给出构件在低应力状态下损伤及高应力状态下失效的预警信息。 本文系统地论证了声发射技术应用于研究高聚物粘结炸药力学性能的可行性,并根据声发射信号研究了材料的损伤与断裂特性。声发射技术不仅能够反映小试样的损伤演化,而且能够监测具有一定形状的构件的破坏过程,在研究该类材料的损伤与断裂特性方面具有很大潜力。该项研究拓展了声发射的应用领域,为高聚物粘结炸药性能研究提供了一种有效手段。