3-47 炸药断裂韧性的测试方法

温茂萍 张葵阳 李明军 朱风云 陶 磊

　　炸药成形过程中不可避免地产生微缺陷，而在储存过程中又将受到热应力、预紧力等应力的作用，微缺陷有可能逐渐发展成为裂纹，裂纹的扩展导致炸药在低应力下发生破裂，这时传统的强度理论已经不再适用，必须采用断裂力学理论来分析，而断裂韧性K_1c是反应材料阻止裂纹扩展能力的特性常数。

　　炸药断裂韧性K_1c的测试参照金属材料断裂韧性K_1c值的测试标准进行。受力方式采用三点弯曲方法，炸药种类涉及JB–03、JO- 59、JB- 14。裂纹预制深度包括：3.6、4.5、5.4mm，最后参与断裂韧性计算的裂纹深度a由工具显微镜测读。 样品经过三点弯曲试验后，经数据采集并处理得到“负荷－裂纹张口位移”曲线，从该曲线可得条件载荷P_Q和最大载荷P_m。且K_1c=0.31P_Q S Y₁(a/w)/(B_w^3/2)，Y₁(a/w)=[1.88+0.75(a/w- 0.50)²]sec[(p a)/(2w)] tan[(p a)/(2w)]。式中，S为三点弯曲试验中的跨距，B为试样的厚度，w为试样的宽度。

　　试验条件：(1)试验温度：15℃，(2)试验速度：0.5mm/min，(3)负荷传感器：5-500N，(4)位移传感器：夹式引伸计(使用量程 0.05mm ) 。试验测得JB-03、JO-59、JB-14三种炸药K_1c值分别为 （0.24±0.01）、（0.17±0.01）、 （0.37±0.01 ）MPa·m^1/2。

　　从试验结果可以总结出这三种材料抗裂纹扩展能力的大小，JB-14相对最好，JB- 03和JOB-59相近，不过JOB-9相对更小。这和该三种材料的延伸率、蠕变等力学性能基本一致。JB-03、JO-59、JB-14的延伸率分别为0.15、0.07、0.05。在相近条件下，JB-9014的蠕变断裂寿命比JB-03与JO-59均长，因此，使用断裂韧性K_1c值可以较好地反映炸药抗裂纹扩展的能力。