利用材料學和高性能計算機模擬含能材料在壓制成型過程中的介觀力學變化,不僅可以節(jié)省實驗開銷,減少實驗風險,同時也為含能材料的壓制工藝和元件制備提供有益參考。通過計算機構建含能材料顆粒的數(shù)字化模型,是含能材料模擬中極其重要的環(huán)節(jié),目前常用的數(shù)字化方法主要構建炸藥顆粒規(guī)則排列的二維壓制模型,與實驗中炸藥顆粒在模具內的分布存在差距,得到的模擬數(shù)據(jù)也與實驗數(shù)據(jù)誤差較大。針對這一問題,文中提出了一種含能材料近似球型填充最大化的位移矢量算法,該算法將炸藥顆粒隨機生成的過程分為兩步,先控制將要生成顆粒的范圍,減少顆粒間的空隙,后微調使顆粒排列緊密,提高了炸藥顆粒在模具內的填充率;同時為簡化研究人員在Linux系統(tǒng)下建模,便于設置模擬階段的各項參數(shù),設計出Uintah inputfile文件生成管理系統(tǒng),通過調用上述算法,將尺寸和位置隨機的炸藥顆粒放入壓制模具內,得到Uintah程序腳本,構建介觀尺度下炸藥顆粒隨機排列的三維壓制模型。利用以物質點法為核心算法的Uintah程序對炸藥顆粒的壓制模型進行數(shù)值模擬,借助并行技術縮短模擬時間,完成后利用VisIt軟件可視化壓制過程。分析壓制過程中規(guī)則排列模型、隨機排列模型以及實驗中炸藥顆粒的形變、受力和溫度變化趨勢,實驗結果表明,本文構建的炸藥顆粒隨機排列模型在模擬中的壓力、溫度數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)更為吻合,通過觀察實驗中炸藥顆粒壓制后的介觀結構發(fā)現(xiàn),相比于規(guī)則排列模型,隨機排列模型壓制后得到的炸藥顆粒介觀結構與實驗炸藥更接近,驗證了本文含能材料數(shù)字化方法的合理性和模擬的有效性,同時為炸藥顆粒壓制實驗提供理論依據(jù)。
【學位單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TQ560.1;TP391.9
【部分圖文】：

按照半徑從大到小生成開始第一個顆粒？否生成是否否是否是是與任意顆粒相交？最大嘗試次數(shù)？最大距離？ 最小半徑？否是生成階段結束最大失敗嘗試次數(shù)設為0圖 3.3 生成階段算法流程圖普通隨機生成效果與優(yōu)化后隨機生成效果對比如圖 3.4 所示。

(a)顆粒普通隨機生成方式 (b)顆粒優(yōu)化后隨機生成方式圖 3.6 顆粒不同隨機生成方式效果對比表 3.1 不同隨機生成方式平均顆粒數(shù)對比半徑(單位：mm) 普通生成數(shù)量(單位：個) 優(yōu)化后生成數(shù)量(單位：個0.40 7 70.30 6 70.20 22 290.15 19 300.10 97 125假設傳統(tǒng)規(guī)則排列中顆粒半徑為 0.2mm，表 3.2 為不同排列方式填充率對比。表 3.2 不同排列方式填充率對比不同排列方式 填充率常用規(guī)則排列 52.41%普通隨機排列 45.33%本文算法排列 61.27%

Uintahinputfile文件生成管理系統(tǒng)參數(shù)設置過程

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本文編號：2822803