爆破荷载作用下脆性材料水耦合断裂行为

摘要

通过水介质耦合爆破实验和数值方法研究了爆破荷载条件下的动态压裂行为和裂纹扩展行为。实验以透明均质的PMMA为实验材料,水为耦合介质,通过DDNP起爆来开展实验。视觉观察是理解爆破荷载下动态压裂和裂纹传播过程的有用手段,因此在爆破试验中借助高速摄像机观察了压裂和裂纹传播过程,从定量和定性两方面对裂纹扩展行为进行了分析。结果表明:在爆破荷载作用下,炸药爆炸后产生的裂纹主要来源于水楔作用且作用时间远大于类似水激波的作用时间,试件中产生大量条形裂纹以及大小不一的耳状裂纹,并且水介质耦合能够得到较为均匀对称的爆破效果。利用商用数值模拟软件AUTODYN进行了数值模拟再现了试件的裂纹扩展过程,得到爆破过程中的孔壁压力,与实验结果对比发现相似度较高。

关键词

PMMA / AUTODYN / 裂纹扩展 / 水耦合 / 高速摄像