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物料混合和固化是浇注PBX炸药装药工艺过程中重要的步骤,物料混合的均匀性与固化成型优劣对PBX装药的产品质量与安全性能具有重要影响。在固化过程中受到不均匀热应力分布会对固化工艺安全及其装药质量产生不利影响,通过实验较难获取安全阈值规律,因此采用数值模拟方法研究物料混合和固化工艺的安全性及装药质量具有可行性且十分重要。本文先通过POLYFLOW软件,利用瞬态方法对浇注PBX药浆的混合进行研究,旨在通过模拟方法评估PBX药浆在混合搅拌过程中的均匀性和安全性;再基于有限元法选用ABAQUS软件对PBX药浆固化工艺过程及其安全性开展研究。首先,本文从实心桨与空心桨特点的五个独立参数出发,利用Pro/E软件对两个桨叶参数化建模。接着,对立式捏合机中的实心桨和空心桨以及混合釜利用网格重叠技术划分网格,通过流体软件POLYFLOW对混合流场进行瞬态模拟。模拟结果表明温度、剪切速率、压力在桨叶与桨叶之间的啮合部分以及桨叶与内壁之间部分出现最大值,即得到桨叶与桨叶之间的啮合部分以及桨叶与内壁之间部分最容易发生危险的区域。其次,研究不同参数对PBX药浆混合过程中流变参数的影响,包括桨叶的转速、桨叶温度以及混合釜内壁的温度。模拟结果显示随着桨叶转速不断增加时,药浆温度,压力,剪切速率不断增加;通过改变桨叶温度或者是混合釜内壁温度时,药浆温度均会不断增加,但是混合釜内壁温度的改变对药浆的温度影响较小。再次,研究桨叶与桨叶的间隙,桨叶与内壁的间隙以及桨叶与底部的间隙这三个方面对PBX药浆混合过程中混合效率的影响关系。结果表明,当空心桨和实心桨间隙与空心桨和壁面间隙以及桨叶与底部间隙相一致时,PBX药浆的混合效率最好。最后,制备了固含量为88%的HMX基浇注PBX炸药试样,利用热电偶内置法监测了PBX炸药固化过程中的温度变化,获得了在固化过程中温度变化曲线;基于非等温差示扫描量热法测试实验获取了HMX基PBX炸药的固化动力学参数。使用ABAQUS软件模拟了PBX炸药固化过程,考虑PBX炸药的固化反应的放热量,将模拟温度曲线与实测温度曲线进行对比,校正了HMX基PBX炸药固化动力学参数。在ABAQUS软件建立弹体尺寸的模型,考虑不同弹体的模型尺寸以及不同的保温时间对弹体装药的固化工艺过程的安全性及装药质量进行模拟计算分析。研究结果表明:根据不同的保温时间下弹体的温度场和应力场分析,保温时间为6天时浇注PBX固化度及安全性最好;随着弹体尺寸的增加,模具中心的温度和模具边缘的温度的温差逐渐增加,会对弹体装药固化过程的安全性及其装药质量产生一定影响。环境温度为40℃,50℃和70℃时浇注炸药完全固化所需时间分别为12天,8天和4天,考虑安全因素,环境温度应为60℃-70℃。