高性能高聚物黏結炸藥壓制成型研究進展與展望

孫海濤 詹梅 樊曉光 郭靖 韓超 張君

摘要：壓裝型高聚物黏結炸藥（PBX）因具有優異的爆轟性能和力學性能而被廣泛應用于現代高效毀傷武器戰斗部。未來作戰環境和戰略需求的不斷變化，促使壓裝型PBX朝著高質量、高安全、高效率成型制造的方向發展。綜述了壓裝型PBX在成型質量與性能調控、壓制安全性、自動化制造三方面的相關研究現狀及面臨的問題。首先探討了PBX在成型質量與性能調控方面的研究進展，包括炸藥顆粒致密化演變規律與密度均勻性、損傷演化機制與界面性能調控、殘余應力檢測與調控；進而分析討論了PBX的壓制安全性以及在數字化和自動化制造方面的研究現狀；最后基于對研究現狀的分析，展望了PBX壓制成型領域未來的發展趨勢與面臨的挑戰。

關鍵詞：高聚物黏結炸藥；壓制成型；成型質量；安全性；數字化

中圖分類號：TJ55

DOI：10.3969/j.issn.1004132X.2024.01.016

Research Progresses and Prospects of Compression Molding of

High-performance PBX

SUN Haitao1 ZHAN Mei1 FAN Xiaoguang1 GUO Jing2 HAN Chao2 ZHANG Jun3

1.School of Materials Science and Engineering，Northwestern Polytechnical University，Xian，710072

2.Institute of Chemical Materials，China Academy of Engineering Physics，Mianyang，Sichuan，621900

3.China National Heavy Machinery Research Institute Co.，Ltd.，State Key Laboratory of Metal

Extrusion and Forging Equipment Technology，Xian，710032

Abstract： Pressed PBX was widely used in modern high-efficiency damage weapon warheads due to their excellent detonation and mechanics properties. The continuous changes in the future combat environment and strategic requirements were driving the development of pressed PBX towards high quality， high safety， and efficient molding and manufacturing. Thus， the current research status and problems facing the pressed PBX in molding quality and performance control， compression molding safety， and automatic manufacture were summarized herein. Firstly， the research progresses in the control of forming quality and performance of PBX was explored， including the evolution law and density inhomogeneity of explosive particle densification， damage evolution mechanism and interface performance control， residual stress detection and control. Furthermore， the compression molding safety of PBX and the current research status in digital and automatic manufacture were analyzed and discussed. Finally， based on the analysis of the current research progresses， the future development trends and challenges in the field of PBX compression molding were prospected.

Key words： polymer bonded explosives（PBX）; compression molding; molding quality; safety; digitization

0 引言

高聚物黏結炸藥（polymer bonded explosives，PBX）是由奧克托金（HMX）、黑索金（RDX）或者CL-20（C6H6NO）等高能炸藥為主體，以高聚物為黏結劑，再與其他添加劑混合配制而成的一種高分子基復合材料。作為近代軍用混合炸藥的典型代表，PBX炸藥具有能量密度高、安定性能良好且易于加工成型的特點，被廣泛應用于常規武器、核武器等各種戰斗部裝藥以及火箭推進劑等領域［1-2］。

壓制成型作為一種古老且重要的裝藥方法，可有效提高PBX炸藥的裝藥密度和爆轟威力，在PBX炸藥的成型制造領域具有不可替代的地位。近年來，國際戰爭局勢的日益緊張、戰場環境的復雜惡劣以及新型武器彈藥的迅速發展，對壓裝型PBX炸藥的成型質量及性能、壓制安全性以及數字化自動化水平提出了更高的要求。然而，PBX炸藥壓制成型作為典型的“黑箱”過程，面臨著實驗觀測難度大、致密化過程中顆粒演變行為和密度演化規律復雜、多物理場多刺激源下材料敏感性強易產生初始損傷和殘余應力、界面強度低、壓制安全性有待提高、生產效率低等眾多科學與技術難題，嚴重制約了高性能PBX炸藥未來的發展。

鑒于上述分析，本文首先介紹了PBX炸藥壓制成型工藝原理及分類；之后對PBX炸藥壓制成型過程中的成型質量與性能調控、壓制安全性以及數字化和自動化方面的研究現狀進行了歸納、總結和分析；最后，對PBX炸藥壓制成型領域未來發展的趨勢和面臨的挑戰進行了展望。

1 PBX炸藥壓制成型原理及分類

1.1 模壓成型過程及分類

模壓成型即鋼模壓制成型，其壓制過程（圖1）通常是將預制好的造型粉（0.2～2 mm左右）倒入不銹鋼模具中，在壓機上通過沖頭加壓的方式將散粒體炸藥壓制成具有一定形狀、尺寸和強度的高致密化藥柱，之后經過保壓、卸載、退模等流程獲得所需成型藥柱［1］。作為目前應用最廣泛的壓裝成型工藝，模壓成型具有工藝簡便、對設備要求低、生產效率高等優點。

隨著模壓成型工藝的不斷發展，模壓成型目前主要可分為單向模壓、雙向模壓、冷壓壓制和熱壓壓制幾大類。相較于單向壓制，雙向壓制采取上下沖頭對藥柱兩端同時加壓的方式，可縮短相對壓制距離，提高藥柱內部密度均勻性。相較于室溫下的冷壓壓制，熱壓壓制在裝藥前需要提前對模具和原材料進行預熱處理，使壓藥時的環境溫度處于高聚物黏結劑軟化點以上，以保證成型過程中高聚物黏結劑充分軟化，提高藥柱的塑性和可壓性。

1.2 等靜壓成型原理及特點

等靜壓成型的原理是根據流體力學中的帕斯卡定律，將待成型部件連同外部橡膠包套放入高壓容器內，在一定溫度和壓力下，通過流體介質向橡膠軟模和壓坯施加各向均勻的壓力，從而獲得高致密化構件（圖2［3］）。

相較于模壓成型，等靜壓成型具有受力環境均勻、柔性化水平高的工藝優勢，并可大幅提高炸藥件的密度均勻性和力學性能［4］，在大長徑比、形狀復雜炸藥件的生產制造中具有一定的優勢。但由于等靜壓成型工藝復雜、設備昂貴、生產效率低，在常規武器彈藥的應用推廣中受到一定的限制。

2 PBX炸藥壓制成型質量與性能調控

2.1 PBX炸藥致密化演變規律與密度均勻性

PBX炸藥的壓制成型過程是松散炸藥顆粒在熱力載荷下發生劇烈結構演變而致密化的過程，實現成型過程的精確可控是制造高質量高可靠PBX炸藥未來發展的迫切需求，然而該過程卻面臨著成型觀測難度大、致密化成型過程中顆粒演變行為多樣、密度演化規律復雜、均勻性差等難題，這嚴重阻礙了PBX炸藥先進成型制造技術的發展。近年來，隨著無損檢測技術的快速發展以及數值模擬計算水平的不斷提高，眾多學者對致密化成型過程中顆粒演變行為、密度演化規律及其均勻性問題開展了相關研究。

2.1.1 PBX炸藥顆粒致密化行為及演變規律

PBX炸藥顆粒致密化演變是一個涉及宏觀尺度造型顆粒變形以及細觀尺度多相介質間復雜結構演化的多尺度力學行為。闡明壓制過程中宏觀造型顆粒的形態演變規律以及細觀尺度下晶體、黏結劑的致密化行為是實現PBX炸藥成型質量調控的關鍵難題。目前對該過程的研究主要分為致密化結構的實驗表征和致密化演變過程的模擬計算兩類，表1匯總了目前在致密化結構表征和數值模擬方面的主要研究方法及其適用問題、優缺點對比。

在宏觀造型顆粒的形態演變方面，張偉斌等［5］利用高分辨率Ｘ射線層析成像技術無損觀測獲得了單向溫模壓PBX炸藥致密化過程中顆粒排列方式，發現造型顆粒在成型后其形態沿壓制方向呈扁長形、沿徑向呈多邊形分布。戴斌等［6-7］將圓片狀可變形材料植入造型顆粒層中，同時與錐束微焦點CT（computed tomography）技術相結合，建立了造型顆粒壓制致密化成型過程結構演變動態檢測技術，揭示了致密化成型過程中內部顆粒形態演變規律，見圖3［5-7］。

為獲得細觀尺度多相介質的復雜致密化行為及演變規律，白亮飛等［8］采用中子小角散射（SANS）技術分析了PBX炸藥內部中子小角散射信號隨成型壓力的演變規律（見圖4），并利用Porod定理獲得了不同壓力下細觀尺度多相介質間界面面積的變化規律，發現成型壓力較大時，除了顆粒被壓實外，顆粒內部有大量的黏結劑流動至炸藥晶體表面。該項工作從實驗角度驗證了PBX炸藥在細觀尺度的微結構演變行為，并對多相介質間不同界面進行了分類定量表征，為闡明細觀尺度微結構演變規律及其內在物理機制建立了實驗基礎。

近年來，學者們為深入揭示PBX炸藥致密化過程中細觀結構演變行為及致密化機制，開始對顆粒致密化演變行為進行細觀尺度模擬。其中，唐紅等［9］采用物質點法研究了PBX炸藥顆粒在致密化演變過程中的細觀力學行為，發現在壓制前期，炸藥顆粒在壓力作用下發生重排，壓塊內部出現明顯應力梯度；當進入壓制后期，炸藥顆粒主要產生塑性變形，壓塊內部應力梯度隨之逐漸減小。HU等［10］采用XCT（X-ray computed tomography）原位掃描試驗獲得了造型粉顆粒三維形貌信息，通過壓縮試驗獲得了單顆粒壓縮特性，之后基于離散元（DEM）方法，建立了具有真實三維結構特征的聚合物晶體復合顆粒的DEM模型（見圖5），揭示了壓縮成型致密化過程中顆粒內部結構演變及致密化機理。GUO等 ［11］通過實驗和離散元（DEM）法模擬，研究了晶體尺寸對奧克托今（HMX）基PBX炸藥模壓致密化和細觀力學行為的影響，發現在相同壓力下，晶體尺寸越大，相對破碎率越大，進而導致密度增大，機械強度降低。

綜上所述，學者們通過實驗設計、無損檢測以及模擬計算等手段初步探明了PBX炸藥在壓制過程中的顆粒致密化行為及規律，并建立了相應的理論體系和數值模型。然而，針對PBX炸藥在動態壓縮下造型顆粒內部細觀尺度的原位表征技術相對缺乏，這使得目前對顆粒致密化演變行為的研究主要停留在宏觀尺度造型顆粒的結構演變方面，而針對顆粒內部細觀尺度上譬如晶體、黏結劑等微結構的致密化演變研究仍相對較少，特別是不同尺度間致密化行為的關聯機制尚不清晰，這些將是接下來亟需研究的重點。

2.1.2 PBX炸藥密度分布規律及均勻性

隨著未來武器戰斗部對PBX炸藥爆轟波的精確輸出形式以及環境適應性要求的不斷提高，人們對PBX炸藥件密度分布及均勻性要求變得更加嚴苛，對致密化程度高且均勻性良好PBX炸藥的制造需求也越來越大。

密度是反映顆粒材料在致密化成型后材料內部質量的關鍵指標，對密度分布規律的精確檢測和調控成為提升炸藥件綜合性能的重要手段。對此，學者們開展了大量的研究工作，表2匯總了目前主要的密度檢測方法和調控策略。

為提高PBX炸藥件密度分布的檢測精度，并獲得密度演化規律，田勇等［12］研制了炸藥柱徑向密度分布γ射線透射法無損檢測裝置。與排水法測密度相比，該裝置具有高精確性和高自動化的特點，該裝置為精確無損檢測炸藥柱局部密度分布提供了一種有效途徑。楊雪海等［13］建立了雙標準CT同步對稱截面掃描模型（見圖6，圖中1號、2號為標準密度件，0號為待測密度件，ρ1、ρ2、ρ0分別為三者的體密度，CT0i、CT1i、CT2i分別為對應截面CT值，ρair為空氣密度，CTair為空氣CT值），將其與實驗相結合，分別揭示了標準PBX密度件與復雜構型密度件內部截面CT灰度值的分布規律，該項技術提高了PBX截面密度測試的準確性。劉鵬華等［14］采用小角X射線散射技術（SAXS）和排水法研究了不同溫度下PBX構件內部的密度演變規律，發現在某個壓制溫度下PBX構件內部密度值會發生突變。張遠舸等［15-16］采用傳統的壓制方程，探明了在冷壓和熱壓條件下不同加載階段PBX炸藥內部密度演化規律，并基于經典機器學習算法支持向量機（SVM）的回歸算法，將時間因素引入到不同加載階段的映射關系中，得到了從壓力、溫度和時間到密度的更高維度映射。

炸藥件的密度均勻性決定了構件質量的均勻程度及其爆轟性能，然而，炸藥件密度均勻性受成型工藝影響較大，這是由于模壓成型過程中炸藥顆粒與模具壁以及炸藥顆粒間不可避免地存在著流動摩擦，這導致沿壓制方向將產生不同程度的壓力損耗，從而造成藥柱內部產生密度不均勻現象，嚴重影響炸藥件的力學性能。而等靜壓成型具有更加均勻的受力環境，在PBX炸藥密度均勻性以及力學性能提升方面具有巨大優勢。

從20世紀末開始，學者們綜合對比了等靜壓成型相較于模壓成型在提高密度均勻性方面的工藝優勢，并揭示了成型參數對密度均勻性的影響規律。其中，張鋒等［17］采用等靜壓成型開展了PBX-01炸藥壓制性能研究，發現與傳統模壓成型件相比，等靜壓PBX-01炸藥件成型過程受力均勻，CT圖像顯示不同部位內部質量均勻（見圖7）。張德三等［18］研究了等靜壓成型過程中溫度、保壓時間、壓制次數等壓制參數對成型密度的影響規律，并將其過渡到大型部件的成型，取得了良好的結果。梁華瓊等［3，19］在此基礎上進一步研究了不同壓力和初始相對裝藥密度下橡膠等靜壓成型性能的演變規律，發現在160 MPa的成型壓力、62%的初始相對裝藥密度下，成型構件的軸向密度差可以降低至0.4%左右，通過延長保壓時間可有效提高炸藥件壓實密度。AZHDAR等［20］研究了粉末聚合物高速壓實（HVC）工藝，通過增加壓實量和壓實方向，研究了在有松弛輔助和無松弛輔助情況下，壓實材料的壓實特性和表面形貌，以及如何通過松弛輔助來提高壓實粉末床上下表面的均勻致密性和上表面的均勻性。

近年來，隨著超聲能場在成型制造領域的興起，有學者開始將其應用于PBX炸藥壓制成型過程中，以明確超聲能場下的顆粒演變行為及其在調控壓坯均勻性方面的作用。LYU等［21］設計了超聲輔助PBX壓實技術及設備，發現超聲振動可使PBX壓實件的密度增大，直徑膨脹和密度差減小，并通過分析微觀結構演變行為揭示了密度分布機理（見圖8），發現在超聲振動作用下，顆粒重排形成“致密”結構，顆粒尺寸變小，從而導致顆粒密度增大。劉春澤等［22］設計了PBX代用粉體超聲成型裝置，探明了超聲波振動對PBX炸藥成型的作用效果，發現超聲波輔助下壓坯密度相對提高了1.79%，CT 成像結果顯示壓坯均勻性有一定的提高。

綜上所述，等靜壓成型在提高密度均勻性方面具有巨大的工藝優勢，然而，由于等靜壓成型存在工藝復雜、設備昂貴、生產周期長等缺點，目前在常規武器彈藥的成型制造中尚未得到大范圍推廣，接下來亟需解決等靜壓成型的效率問題，從而擴大其制造產能和應用領域。此外，學者們探索了超聲能場在提高模壓件密度均勻性方面的內在潛力，這對未來進一步發展多能場輔助PBX炸藥成型制造技術具有重要意義。然而，目前超聲能場輔助技術主要用于模壓成型，在等靜壓成型中的應用研究尚有待建立，在后續研究中，或可考慮將超聲能場應用于等靜壓成型，以探索超聲能場在成型效率提高方面的效用。

2.2 PBX炸藥損傷演化與界面性能調控

PBX炸藥作為一種脆性含能晶體高度填充（約90%）的高分子基復合材料，其內部多相介質間物理屬性存在顯著差異，且對壓力、溫度等成型參數敏感，特別是脆性含能晶體在壓制成型過程中熱力載荷作用下易發生劇烈破碎，在晶體內部、晶體與黏結劑界面處可能產生微裂紋、微空洞等初始細觀損傷，這將導致炸藥件力學性能降低和起爆熱點增加，嚴重威脅其服役性能和安全性能，因此，揭示壓制過程中細觀損傷的演化規律與機制，探明界面黏結特性并實現界面性能調控具有重要意義。

2.2.1 PBX炸藥損傷演化規律及內在機制

材料宏觀尺度上的斷裂破壞往往是細觀尺度上的損傷缺陷在外部載荷作用下逐漸演化的結果。PBX炸藥內部不同尺度下損傷行為的發生將直接對武器彈藥的安全性及可靠性產生不同程度的影響。目前，國內外學者針對PBX炸藥在不同尺度下的損傷演化規律及內在機制進行了大量研究工作。

在宏觀斷裂方面，目前學者主要借助實驗設計和圖像分析的方法表征宏觀損傷行為及分布情況。其中，CHATTI等［23］介紹了一種PBX模擬材料宏觀損傷行為的原始實驗研究，通過拉伸、壓縮、交替拉伸/壓縮、受限壓縮、通道模具和動態力學分析（dynamic mechanical analysis ， DMA），研究了不同加載狀態下損傷誘導的各向異性和材料行為中的有效性。為揭示PBX炸藥在加載狀態下表面宏觀裂紋的動態演化行為，許盼盼等［24］采用計算機斷層掃描（CT）技術探究了單軸壓縮下PBX模擬材料損傷演化行為，并將試件表面灰度分析與數字圖像相關（DIC）方法相結合，捕捉了加載過程中PBX模擬材料表面裂紋擴展過程（見圖9）。此外，LI等［25］采用瑞利面波層析成像方法對聚合物黏結炸藥的表面裂紋進行了定量評價，并利用有裂紋和無裂紋試樣中瑞利面波傳播的實測信號進行層析成像，重建了缺陷圖像，發現采用最優傳感器陣列和形狀因子計算方法生成的圖像與實際缺陷形狀吻合較好。該方法進一步為PBX表面缺陷的檢測、定位和成像提供了新的途徑。為精確捕捉材料內部的損傷分布，WANG等［26］將聲發射（AE）和數字圖像相關（DIC）方法相結合（見圖10），對單軸壓縮下PBX炸藥的損傷演化進行了測量，通過聲發射（AE）測量全局損傷演化，采用DIC觀察局部（空間）損傷分布，研究發現，主導定位帶（dominant localization band， DLB）在試樣的損傷和斷裂中起著關鍵作用。

上述研究主要為宏觀斷裂行為的表征分析，而目前對宏觀斷裂機制研究的相關報道較為缺乏，這是由于宏觀斷裂的發生往往是由細觀尺度損傷不斷累積和演化造成的，因此，對細觀損傷的演化及機制研究是國內外學者一直以來關注的重點。

在細觀損傷方面，從20世紀90年代開始，學者們為獲得PBX炸藥在細觀尺度上的損傷演化規律及內在機制，分別從實驗研究和模擬計算兩方面開展了大量相關研究。

實驗研究方面，國外早期的研究思路是將壓制實驗與電鏡觀測相結合，通過對細觀結構的表征分析來反映材料內部細觀損傷演化規律。其中，SKIDMORE等［27］對樣品剖切后，在掃描電鏡下觀察壓制過程不同階段的PBX炸藥細觀結構，發現炸藥晶體在壓制過程中主要發生晶體的破碎和孿晶變形。PETERSON等［28］利用晶體粒度來表征PBX構件的細觀結構特征，通過對比不同壓制條件下PBX炸藥晶體粒度，揭示了壓制成型條件對細觀結構的影響規律，發現壓制壓力越大，晶體粒度越小，這從側面驗證了材料內部晶體破碎現象及其隨壓力變化的演化規律。BURNSIDE等［29］對比了松裝狀態和壓制后的炸藥晶體形態和粒度，揭示了壓制過程晶體的破碎和重排過程，并利用前后晶體顆粒的比表面積來表征炸藥晶體的破碎程度。

在此基礎上，國內學者進一步分析了壓制條件和材料參數對細觀損傷的影響規律。梁華瓊等［30-32］研究了不同壓制條件下PBX晶體的損傷演化規律，發現顆粒破碎及孿晶形成與成型壓力成正相關。張偉斌等［33］借助X射線微層析成像（X-CT）技術研究了不同溫壓成形工藝對PBX炸藥內部三維初始細觀損傷分布的影響（見圖11），并統計對比了三種成型工藝下初始細觀損傷種類和尺寸，結果表明，單向、雙向模壓法成型的PBX炸藥內部存在著百微米至毫米尺度的初始細小裂紋和一些殘余孔隙，而軟模溫等靜壓法能避免這些初始細觀損傷的產生，其研究結果為不同溫壓成形PBX炸藥熱力承載下斷裂行為及機制研究提供了基礎。閆冠云等［34］利用X射線小角散射（SAXS）技術研究了熱損傷奧克托金（HMX）基PBX炸藥內部微空洞演變規律，對比分析了壓力、溫度及PBX晶體尺寸對熱力加載下PBX炸藥內部微空洞形成及長大的影響規律，結果表明，富含大晶體尺寸的PBX樣品內部微空洞含量達到峰值的速度更快。劉佳輝等［35-36］對比了粒度分布對含能晶體損傷程度的影響，發現隨著PBX晶體粒徑的增大，其包覆效果和力學強度降低，在晶體尖端和棱角處更易發生破碎從而形成裂紋，而采用兩種粒度的PBX級配，可減小壓制過程中晶體的損傷程度。

將壓制實驗設計與結構表征分析相結合，可有效捕捉材料表面和內部損傷行為的復雜演化過程。然而PBX炸藥損傷行為的發生往往受到多種因素的影響，特別是在細觀尺度，單純依靠實驗手段難以有效揭示多因素影響下損傷演化的內在物理機制，借助PBX炸藥細觀力學模型可有效模擬多相介質在復雜物理場下的細觀力學行為及損傷演化過程，并揭示不同誘因下損傷演化的內在物理機制。對此，接下來將主要圍繞細觀力學本構模型、細觀損傷行為、細觀損傷演化機制三方面展開討論。

構建合理的細觀力學本構模型是研究材料力學行為和開展細觀損傷模擬的關鍵。XU等［37］建立了可描述PBX黏彈塑性變形的物理模型，在黏彈性統計裂紋力學模型（Visco-SCRAM）的基礎上加入塑性部分來描述PBX的黏彈塑性變形，分別從宏觀和細觀角度研究PBX在不同減速環境下的力學響應。IQBAL等［38］采用流變本構模型來表征聚合物黏結炸藥中黏結劑的細觀力學行為，利用恒定的剪切應變率、剪切應力松弛和在較寬的溫度和應變率范圍內獲得的單調拉伸試驗結果來確定黏結劑的材料性能。LIU等［39-40］提出了一種力學本構模型，該模型結合了孔隙率模型和黏彈塑性損傷模型，研究了PBX的不可逆體積壓實、應變速率和壓力耦合等復雜力學行為對其力學強度的影響。CHATTI等［41］提出了一種新的具有損傷誘導各向異性的黏彈性微平面模型，構建了準靜態載荷作用下PBX炸藥的力學本構關系，分析了模型對應變增量大小和加載方向的敏感性。

上述細觀力學本構模型的構建為后續細觀損傷行為的模擬研究提供了基礎，而對細觀損傷行為的精確模擬分析是揭示損傷演化機制的關鍵。目前對細觀損傷行為的數值模擬主要集中于材料屬性（晶體顆粒幾何特征參數與黏結劑性能等）以及加載環境（受力形式、溫度場）對細觀損傷行為（顆粒破碎、界面脫粘、微裂紋擴展）的影響方面。其中，HUANG等［42］通過實施黏彈性相場斷裂（PFF）方法研究了PBX炸藥在壓縮下的斷裂行為，發現顆粒尺寸和體積分數對PBX炸藥斷裂行為的影響不同，破壞強度隨顆粒尺寸的增大而減小，但隨顆粒體積分數的增大而增大。YEAGER等［43］建立了PBX炸藥壓縮過程中的原位成像損傷模型，研究了不同黏結劑剛度對黏結劑流動和界面脫粘的影響規律。MANNER等［44］開展了HMX基PBX炸藥壓縮過程的細觀損傷研究，借助Micro-CT實時觀測了PBX晶體的破碎以及形貌的轉變，并通過有限元模擬了不同應變下晶體/黏結劑界面脫粘行為（見圖12）。沈迎詠［45］采用擴展有限元法研究了PBX炸藥細觀模型和宏細觀耦合模型的裂紋擴展行為。YANG等［46-47］建立了一種考慮微裂紋和微孔洞演化規律的損傷黏彈塑性模型，并應用于DREXH流體力學程序中，預測了聚合物黏結炸藥在復雜動載條件下的整體力學行為，并揭示其可能的失效模式。XUE等［48］建立了改進的微裂紋微孔洞組合模型（CMM），研究了聚合物黏結炸藥在高溫加載條件下的損傷行為。

基于材料內部細觀損傷行為，為進一步揭示細觀損傷演化的內在物理機制，WALTERS等［49］建立了拉伸載荷下HTPB黏結劑和PBX晶體分層的內聚力有限元模型，采用內聚力有限元模型模擬了改性HTPB黏結劑和PBX晶體之間界面的退化和分層機制。BARUA等［50-52］建立了一種用于定量聚合物黏結炸藥微觀結構熱機械響應的內聚有限元模型，研究了大變形、熱機械耦合下界面微裂紋的失效機制和摩擦加熱問題。ARORA等［53］建立了塑性黏結炸藥微結構在拉伸作用下的損傷變形有限元模型，在二維和三維的理想假設下，模擬了具有相同尺寸分布和體積分數的微結構對變形損傷的影響機制。發現顆粒的幾何形狀在決定破壞的開始和斷裂的嚴重程度方面起著至關重要的作用。WANG等［54-55］建立了聚合物黏結劑和界面的損傷黏彈性模型，發現微觀結構的非均勻性是造成應力、應變和損傷場不均勻的原因。在動態壓縮條件下，晶體斷裂是主要的破壞機制，而在動態拉伸條件下界面脫粘是主要的破壞機制。DENG等［56］采用三維周動力學（PD）方法和隨機微模方法建立了PBX材料的數值模型，能夠捕捉PBX炸藥固有的微觀結構非均質性。DMI（damage mode index）分析表明，顆粒間損傷是導致界面強度較低的主要原因。上述研究主要集中于界面脫粘機制研究，這是由于組成界面的晶體和黏結劑間物理屬性差異顯著，界面成為材料內部最薄弱區域，而目前對晶體破碎和微裂紋擴展內在物理機制研究仍相對缺乏。

除針對上述壓制過程中的損傷演化研究，目前國內外大量學者對壓制后PBX炸藥在加工、運輸、服役等過程中產生的沖擊、加熱等多種載荷環境下的損傷演化行為及內在機制也進行了相對成熟的科學研究，積累了大量研究方法和理論成果，這對今后進一步研究壓制過程中的損傷行為及內在機制具有重要的借鑒和指導意義。

其中，HUANG等［57］采用基于黏結的近動力學模型研究了PBX炸藥在沖擊載荷作用下的動態損傷響應。通過定義的雙線性本構模型很好地捕捉了PBX的軟化行為。XIAO等［58］設計了兩個不同的低速碰撞實驗來研究PBX炸藥沖擊損傷特性，分析了PBX在不同沖擊載荷作用下的損傷機理及斷裂模式。PAULSON等［59］利用同步X射線輻射進行了高速相襯成像實驗，觀察了簡化的PBX炸藥在低速沖擊下的內部裂紋行為，發現晶體質量對PBX的損傷行為有明確的影響。KANG等［60-61］將黏彈性本構模型、彈黏塑性本構模型和雙線性黏聚接觸模型應用于數值流形方法（NMM）程序中，用C語言編程的開源代碼描述爆炸顆粒/黏結劑界面的變形和破壞，研究了PBXs的拉壓不對稱、初始缺陷對其細觀結構破壞模式和宏觀有效抗拉強度的影響。DANDEKAR等［62］利用超聲振動下典型PBX細觀結構的有限元模擬，了解了顆粒結構對PBX局部溫升的影響。PARKER等［63］采用高分辨率同步X射線計算機斷層攝影技術，原位觀察了兩種PBX炸藥組合物在慢速率的熱軌道上加熱測試從熱逃逸到點火結束的熱暴露孔隙度演化規律。

上述研究從不同角度揭示了PBX炸藥損傷演化行為、規律及內在機制。然而，目前針對PBX炸藥在壓制成型過程中的損傷演化研究仍相對薄弱，這是由于在壓制成型過程中誘發損傷的潛在因素眾多，損傷的演化對加載環境及自身微結構組成敏感，損傷缺陷種類多樣，而對壓制成型過程中的損傷演化行為與機制研究仍需進一步挖掘，特別是對晶體破碎和微裂紋擴展的內在物理機制研究相對缺乏，有待深入探索。現有的細觀損傷模型主要集中于單晶模型或者局部區域多晶模型，加載環境多數較為單一，而PBX炸藥內部富含不同特征結構區域，不同區域加載環境和微結構差異致使損傷演化的影響機制不同，如何揭示復雜加載環境與不同微結構下PBX炸藥多類型損傷缺陷的產生機制成為目前面臨的關鍵難題和未來建模的主要方向。此外，由于壓制過程處于完全密閉狀態，對不同尺度下損傷演化過程的實時監測和捕捉困難，亟需發展針對PBX炸藥壓制成型過程損傷演化的多尺度原位動態實時檢測技術。綜上所述，壓制成型過程損傷誘發因素不清晰、加載環境和微結構組成復雜多樣、針對損傷演化過程的多尺度原位表征技術不成熟成為限制目前壓制成型過程中損傷演化研究的主要因素，針對上述問題的深入分析將是未來研究的重點。

2.2.2 PBX炸藥界面黏結特性及界面性能調控

由于不同特征結構的炸藥晶體與黏結劑組成的PBX界面間黏結特性存在嚴重差異，且界面作用力較弱，成為制約PBX部件力學性能的核心問題，以及高填充PBX復合材料中最薄弱、最難以控制的環節，因此，闡明PBX炸藥界面黏結特性并實現界面性能有效調控已經成為高性能PBX炸藥結構件未來發展面臨的關鍵難題。

國內外學者通過對比發現，PBX炸藥的界面黏結特性對材料內部晶體構成、黏結劑組分以及外部成型工藝和溫度/載荷環境均表現出強烈的敏感性。其中，HERMAN等［64］采用5碘2 脫氧尿苷（IDOX）作為PBX炸藥模擬替代材料，綜合研究了晶體粒徑分布、黏結劑組成變化以及壓制溫度對抗壓強度和彈性模量的影響，通過觀察發現，粒徑分布、黏結劑組成和壓制條件對材料的柔韌性和界面強度有可測量的影響。唐明峰等［65-68］具體分析了晶體尺寸對PBX的界面黏結作用的影響，發現晶體尺寸越大，晶體包覆率越小，而在大尺寸晶體附近更易發生界面脫粘行為，隨著晶體尺寸減小，界面分布數量增大，界面強度有所增大。吳永炎等［69］采用分子動力學方法分別對晶體與4種氟聚物黏結劑 F2314、F2311、VitonA和 F2614 間的結合能進行模擬計算，發現界面黏結強度取決于晶體與黏結劑間的結合能大小，其中F2311黏結劑與主體炸藥間的結合能最大，界面相容性最好，生成的PBX界面體系最穩定。劉永剛［70］研究了成型工藝對PBX表面電子結合能及界面黏結性能的影響，結果表明相對于初始造型粉，熱壓成型后藥柱的表面電子結合能明顯增大，界面黏結作用增強。LYU等［71］采用分子動力學模擬方法進一步研究對比了溫度和應變速率對TATB-F2314界面黏結性能的影響，對TATB-F2314界面上混合相進行表征發現，TATB-F2314的界面結構和黏結性能主要取決于溫度和應變速率，F2314在玻璃化溫度下發生了延性脆性轉變，這對TATB-F2314的結構演化和失效機制有很大影響。在準靜態或低應變速率拉伸條件下，斷裂主要出現在F2314上，而在高應變速率拉伸條件下，斷裂主要轉移到界面互混相附近的TATB層。該模擬結果為PBX的設計、制備和安全使用提供了依據。

除了調整工藝參數和材料組分、建立界面敏感性分析以外，學者們開始嘗試開發和設計新的界面材料和結構，以獲得新的性能和更高的界面強度。近年來，納米顆粒填充材料和表面涂層技術的興起為PBX炸藥界面性能的調控研究提供了新思路。LIN等［72-73］采用水懸浮法制備了以0.05%～0.5 %（質量分數）石墨烯改性的TATB基PBX炸藥，同時構建了一種新型自增強PBX炸藥，發現納米TATB顆粒的加入明顯提高了PBX炸藥的存儲模量、強度和韌性。LI等［74］基于生物激發的超分子化學提供共價和非共價相互作用的協同效應，設計了含鄰苯二酚的合成聚合物（CSP）中間層，使PBX炸藥晶體與含氟聚合物黏結劑之間的界面相互作用顯著增強，機械強度顯著提高（拉伸強度和壓縮強度均提高40%以上）。ZENG等［75］以聚多巴胺（PDA）層的羥基為二次反應平臺，將典型的含能晶體TATB利用聚多巴胺（PDA）層的強黏附性能牢牢地包覆在TATB表面，然后將兩個具有脂肪和芳香結構的HBPs接枝在TATB表面，制備了4種高負載高分子含能復合材料（見圖13），由于界面得到強化，試件的拉伸強度和抗壓強度分別提高了26.5%和19.8%。YAN等［76］提出了一種基于微尺度混沌平流的微流控結晶系統（MCS），用于控制和優化PBX炸藥的結晶環境，制備出粒徑分布窄、形貌規則、晶體質量高的炸藥顆粒，在此基礎上選用四種典型的黏結劑對納米六硝基二苯乙烯（納米HNS）進行涂裝，研究了黏結劑對HNS晶體的表面改性和包覆機理。HE等［77］基于形貌和結構表征、接觸角測量和小角中子散射（SANS）測量，設計了一系列多層核殼-TATB顆粒，將HBPs通過“graft-from”途徑原位接枝到聚多巴胺（PDA）表面，然后采用水懸浮造粒法將聚合物黏結劑溶液滴入爆炸懸浮液中，制備了TATB基PBX復合材料，發現當聚合物殼含量僅為1.5 %（質量分數）時抗拉強度和抗壓強度最高。

綜上所述，國內外學者對PBX炸藥界面黏結特性及界面性能調控進行了極具探索性的研究，系統分析了晶體構成、黏結劑組分以及工藝環境對構件內部晶體黏結劑界面性能的影響規律，并基于納米顆粒填充材料和表面涂層技術建立了PBX界面性能調控策略，然而，對該方面潛在問題的深入研究仍有待進行。

在界面黏結特性方面，現有研究主要集中于成型前原材料構成和外部工藝參數對成型后界面的敏感性分析方面，尚未考慮壓制成型過程對材料結構和界面性能的影響。而壓制成型過程是一個涉及多物理場且具有復雜變形歷史的過程，該過程材料內部伴隨有晶體破碎、黏結劑流動等劇烈的微結構演變，其中晶體尺寸、形貌以及黏結層厚度等界面結構參數均發生了變化，界面結構參數的劇烈變化使得界面黏結性能產生動態演變，因此揭示壓制成型過程中多物理場及復雜變形歷史下的微結構演變對界面黏結性能的影響具有重要意義。對此，筆者認為可從以下幾方面展開研究：首先，闡明晶體破碎、黏結劑流動與新生界面的定量關系，如探明破碎后晶體尺寸、形貌以及黏結層厚度對界面強度的定量影響規律；其次揭示溫度場下黏結劑的軟化流動對晶體破碎后新生界面的包覆行為，其中如何真實準確地表征和模擬黏結劑的流動是目前面臨的關鍵難題；最后，開展保壓/卸載過程對界面脫粘行為的定量化研究，特別是卸載過程中黏結劑的回彈對界面黏結性能的定量作用規律及內在機制尚不清晰。

在界面性能調控方面，現有調控策略主要為通過外部引入新材料、生成新結構來提高界面力學性能，然而，目前研究中尚未考慮引入新材料/結構后材料內部的組分、含量將產生不同程度的變化，特別是不同成分新材料的引入是否會影響PBX的爆轟性能仍未可知，筆者認為接下來可對此展開相關研究。

2.3 PBX炸藥殘余應力檢測與調控

PBX炸藥在壓制過程中經歷了復雜的熱力加載歷史，導致成型后壓制件內部不可避免地存在著殘余應力。殘余應力的存在嚴重降低了炸藥件的結構強度和使用壽命，使其在低應力狀態下易產生開裂現象［78-80］。實現殘余應力的精確檢測和有效調控是提高PBX炸藥件內在質量的關鍵。

2.3.1 PBX炸藥殘余應力檢測

建立殘余應力的精確檢測方法、探明殘余應力的分布及演化規律，是實現材料內部殘余應力調控的首要條件。按照測試方法對目標構件是否造成破壞，可將殘余應力測試方法分為有損檢測和無損檢測兩大類，有損檢測主要包括鉆孔法、剝層法、電化學腐蝕法等，無損檢測主要包括Ｘ射線衍射法、中子衍射法、超聲波法、云紋干涉法等。由于PBX炸藥對載荷較為敏感，有損檢測存在安全性問題，因此，目前對PBX炸藥殘余應力的檢測多采用無損檢測法［81-82］。另外，鉆孔法在有損檢測法中對構件的破壞程度相對較小，因此在PBX炸藥殘余應力的測量中也少有應用。

接下來，將簡要介紹目前主要應用于PBX炸藥殘余應力檢測的五種方法，包括鉆孔法、Ｘ射線衍射法、中子衍射法、超聲波法、云紋干涉法。

鉆孔法是目前工程應用最廣泛的殘余應力檢測方法，其原理為：將待測構件鉆孔，然后通過測量孔周圍釋放完殘余應力后產生的應變，進而計算出該點的應力值。該方法操作簡便、設備價格低，但該方法受人為因素（鉆孔速度、應變片貼合度等）影響較大。

Ｘ射線衍射法的測試原理為：以測量衍射角的偏移為基礎得到應變，然后通過彈性力學計算得到殘余應力。該方法具有檢測精度高、無破壞等優點，其缺點是檢測深度較淺，受表面狀態干擾較大。

中子衍射法的測試原理與Ｘ射線衍射法相似，同樣是基于布拉格衍射，根據衍射峰角度以及晶面間距的變化計算殘余應力值，區別在于中子的穿透能力更強，解決了Ｘ射線衍射法探測深度不足的問題，因此，中子衍射法可檢測材料更深層殘余應力，且檢測精度高。缺點是設備昂貴、便攜性差，工程應用受限。

超聲波法利用材料的聲彈性理論，也就是材料加載應力的變化會導致超聲波在材料內部傳播速度變化的原理，通過測量超聲波在材料內傳播速度的變化，從而得出殘余應力的變化。該方法的優點是不受材料尺寸影響，可同時測試表層與不同深度殘余應力的分布，使用安全，設備簡便，缺點是自身波長較長、聲速較低、應力所引起的聲速變化量微小，精度有限。

云紋干涉法是20世紀80年代發展起來的現代光測力學方法，其原理為：利用試件柵衍射出的翹曲波前相互干涉產生代表位移等值線的干涉條紋，根據衍射波干涉條紋的形狀和變化量計算出試件表面發生的變形分布和變化量，通過計算得出位移和應力。該方法具有靈敏度高、條紋質量好、可在室外實時觀測等優點，在殘余應力測試方面具有廣泛的應用價值。

5種PBX殘余應力檢測方法對比如表3所示。

總的來說，殘余應力檢測方法繁多，但目前國內外針對PBX炸藥殘余應力檢測的相關研究和報道相對較少。已有的研究中，學者們主要采用不同檢測方法對不同處理工藝、不同材料成分、不同載荷狀態下的殘余應力演化規律進行了測量與分析。

雍志華等［83］采用鉆孔法初步測試確定了PBX藥柱內部殘余應力的存在，之后通過Ｘ射線衍射法對比分析了熱處理前后PBX炸藥件殘余應力的變化規律，結果顯示PBX炸藥件內部殘余應力主要集中于邊緣位置，通過熱處理或靜置處理可有效降低殘余應力。溫茂萍等［84］采用基于VKα靶的X射線衍射方法測試獲得了不同黏結劑含量下PBX炸藥殘余應力的變化規律。發現PBX中黏結劑含量為0時，構件內部殘余應力主要為拉應力，隨著黏結劑含量增大，殘余應力逐漸減小，當PBX中黏結劑含量增大到9%時，構件內部殘余應力轉化為壓應力。王延珺等［85］采用基于反向組合高斯牛頓配準算法的局部數字體圖像方法獲得了PBX試件內部具有亞體素精度的三維應變場，之后基于獲得的應變場以及胡克定律重建了PBX試件內部的三維應力場。PAN等［86］利用Digimat-FE軟件模擬分析了PBX炸藥應力分布，并設計了一套高效的超聲無損檢測系統，用于檢測材料的應力分布和細裂紋群。周海強等［87］建立了基于激光超聲掠面縱波的PBX炸藥模擬材料內部應力狀態新型高效無損檢測方法，并搭建了PBX炸藥模擬材料應力在線激光超聲無損檢測實驗平臺（見圖14），測量了不同加載狀態下激光超聲掠面縱波信號（見圖15），發現超聲掠面縱波的傳播方向與應力方向平行時聲速變化明顯，聲速相對變化量與應力成近似線性增大的關系。該項研究初步驗證了激光超聲掠面縱波對于PBX模擬材料內部應力狀態檢測的可行性。徐堯等［88］在中子殘余應力譜儀（RSND）上水平安裝了2 kN雙絲桿拉伸臺（見圖16），采用原位中子應力測量技術在線測試了PBX炸藥內部應力隨外部載荷狀態的變化規律，發現中子衍射測量晶格間距的變化與應力成近似線性增大的關系。該項研究探索了中子衍射方法在研究PBX炸藥內應力方面的可行性。劍橋大學的Cavendish實驗室成功采用云紋干涉法檢測了PBX的定量位移和微觀應力，該成果為深入研究核彈頭的老化效應提供了支撐［89］。

2.3.2 PBX炸藥殘余應力調控

對PBX炸藥成型后構件內部殘余應力的有效調控是改善成型質量和構件性能的關鍵。目前對PBX炸藥成型件的調控主要通過熱處理的方法。蘭瓊等［90］通過低壓熱處理的方法將炸藥件放入等靜壓后處理機，結果發現采用該后處理方法能在短時間內有效釋放PBX炸藥件內部殘余應力，并能抑制藥柱長大，改善炸藥件內部質量。田勇等［91］將PBX試樣放置于50 ℃下，進行了累積9天的熱處理試驗，之后采用超聲波特性參量檢測了熱處理試樣內部殘余應力，結果發現PBX試樣的超聲波增益和聲速值在熱處理過程中均呈現出趨同的特征，通過適當的熱處理有助于提高PBX壓制件內部質量的均勻程度。

綜上所述，學者們采用鉆孔法、Ｘ射線衍射法等方法對PBX炸藥內部殘余應力進行了檢測分析，并獲得了殘余應力的演化規律，同時通過后處理等手段對其進行了調控。然而殘余應力對PBX炸藥的壓制參數、組分構成以及內部損傷缺陷較為敏感，多相介質間熱物理性能的嚴重差異導致損傷缺陷分布較為隨機，這使得殘余應力的來源及分布復雜，仍難以闡明。而目前對殘余應力的檢測尚處于成型件的定性分析階段，對整個成型過程殘余應力的產生及演化機制研究尚不清晰，且目前對殘余應力的調控主要依賴于后期二次處理，難以進行針對性預防與精確化調控。

3 PBX炸藥壓制安全性與數字化自動化工藝分析

3.1 PBX炸藥壓制安全性分析

炸藥材料在“撞擊、摩擦、熱、靜電”四大刺激作用下，能夠自行發生急劇的化學反應，瞬間釋放出大量能量，進而發生爆炸和沖擊。1960年美國 Livermore 實驗室在進行 PBHNL 和PBX9404壓制過程中，由于炸藥材料在高溫高壓環境下釋放氣體，在密閉環境中氣體無處釋放，達到一定閾值后產生了爆炸；2018年美國 Los Alamos 實驗室 PBX-9501壓制藥柱時，由于原材料雜質或是模具設計原因，在炸藥壓制過程時發生爆炸。可以看出，無論炸藥在壓制還是裝配過程中都會涉及上述四大刺激，達到一定條件后會發生爆炸，存在一定的安全風險，因此需要對炸藥壓裝成型過程進行安全性分析。

對于炸藥壓制過程的安全分析，美國能源部炸藥安全委員會1985年通過全面嚴謹規范化的試驗研究，系統地建立了炸藥研究、制造、裝配、運輸、貯存和使用中的安全標準和規范，制定了《炸藥安全手冊》，并不斷地進行修訂、添加和完善，完善修訂時間長達約40年，由美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（Lawrence Livermore national laboratory， LLNL ）的“work smart standards”小組定期進行鑒定和批準，對不同感度類別的炸藥加工做出了安全層級劃分，但相關評價方法、試驗的結論數據和使用標準未對外公開。除此之外，英國Cavendish實驗室和美國的LLNL實驗室針對影響壓制安全的炸藥“熱點”形成機理開展了相關研究，結果表明“熱點”的形成主要由高熔點物質的相互摩擦導致。上述研究結果都對炸藥壓裝過程的安全性積累了一定經驗，起到了歷史性的作用。

近年來，學者們在對壓制安全性不斷規范化標準化的同時，開始逐漸將關注點集中到提升壓制材料自身安全性方面。BAO等［92］研究了熱塑性聚氨酯（Estane5703）作為黏結劑和氟橡膠（F2604）作為黏結劑對HMX基PBX炸藥的沖擊安全性，發現由于Estane5703的黏結強度更高，含Estane5703的炸藥比含F2604的炸藥具有更高的沖擊安全性。HUANG等［93］研制了一種自愈合聚合物黏結劑，該含氟聚合物凝膠黏結劑為PVDF-co-HFP（CH2-CF2和CF2-CF（CF3）的共聚物）/EMIOTf（1乙基3甲基咪唑三氟甲磺酸鹽）/石墨烯三元復合材料，通過自愈合聚合物黏結劑的自我愈合能力，極大地提高了PBX炸藥的穩定性和安全性。DU等［94］制備了一系列NTO/ HMX復合炸藥，并對其進行了表征，研究了NTO對配方性能的影響，特別是安全性能的影響。WANG等［95］采用高溫碳化和氣固疊氮化反應制備出對靜電鈍感的碳疊氮化銅復合材料，有效地改善了高能起爆藥敏感、不安全的特點，降低了該材料在受到外界弱刺激下的敏感程度。

然而，上述研究的重點主要集中于是否直接發生爆炸、燃燒等現象和后果的判定上，對炸藥壓制安全的判斷也只是單純地依靠材料自身的感度。面對日益擴大的 PBX 壓裝藥柱生產需求，現有炸藥壓制安全試驗和評價方法較為粗放，很難做到分類分級和摸清安全邊界。除此之外，對現有壓裝工藝過程安全認知不夠深入，沒有形成壓制工藝過程的安全標準和規范，也都極大地限制了壓制成型工藝的安全高效發展。

3.2 PBX炸藥壓制成型數字化和自動化工藝分析

炸藥壓制成型過程數字化是指綜合利用數理建模、數值模擬、大數據分析、數字控制等現代信息技術，在虛擬空間中構建出能反映炸藥實體在物理空間內壓制成型狀態的數字化模型，通過虛擬空間數字化模型與物理空間成型狀態的交互作用，模擬、監控、診斷和預測復雜生產系統炸藥實體在現實環境中的成型過程、狀態和行為，以此實現成型制造過程炸藥件產品幾何特征與結構性能的精準優化與控制的目標［96］。

PBX炸藥壓制成型過程是一個涉及多物理場、多尺度、多階段、多參數相交互的復雜成型過程，實現PBX炸藥壓制成型過程數字化通常需要做到以下幾方面：①建立面向成型制造全生命周期、具有豐富材料基因庫、工藝數據庫和模擬仿真技術支持的數字化成型制造系統，可在虛擬數字環境下并行、協同地實現成型制造過程的全數字化設計與優化［97-98］。②構建成型加工外場與炸藥型性參數的在線感知與物理場重構技術。譬如發展激光、圖像等光學檢測技術，實現微米級幾何形狀的非接觸式測量；建立成型過程工況、加工能場、材料演變過程的精確感知模型；發展基于有限測量點信息的多物理場重構方法等［99］。③建立反饋系統和信息同步系統，通過虛擬空間數字化模型預測產品的精度、性能、缺陷等，并實時反饋到物理空間中，以更高的效率、更低的成本優化系統，而虛擬空間和物理空間兩者間信息同步的精度決定了優化系統的能力。

炸藥壓制成型過程數字化是實現高效成型的基礎，然而，對于 PBX 炸藥壓制成型過程的數字化，目前國內外都屬于嚴格保密項目，僅有的研究報道也都是針對成型過程數字化理論基礎（PBX 炸藥成型本構模型）的研究。哈爾濱工業大學的研究團隊在熱力耦合的加載下進行仿真分析，建立了PBX炸藥基于Johnson-Cook本構模型的熱力耦合模型，并采用神經網絡預測的手段預測了PBX本構關系［100］。北京理工大學的研究團隊定量地討論了加載水平對力學特征參數（如模量、破壞強度、極限應變等）的影響，并統計得到了單軸拉伸/壓縮條件下應變速率和溫度相關特性的具體數學表達式［101］。中北大學研究團隊采用被動約束實驗測量了PBX炸藥的軸向和徑向應力歷史曲線，并研究了PBX炸藥在動態多軸載荷下的行為特征［102］，基于獲取的力學行為特征，他們利用玻耳茲曼疊加原理和Prony級數表示，進一步建立了PBX炸藥動態力學響應的本構理論。除上述宏觀本構模型，中國工程物理研究院化工材料研究所基于物質點法和離散元法揭示了 PBX 炸藥壓制過程的微細觀結構變化趨勢和致密化機理［9-11］。上述研究成果都為 PBX 炸藥壓制成型過程數字化研究提供了基礎。

自動化裝備是實現高效成型工藝的工具和手段，基于自動化設備形成相應的工藝，可以提高生產效率，減少人力操作，提高過程本質安全性。然而，關于 PBX 炸藥壓制成型過程的自動化設備和工藝研究尚未見相應的報道。

總體而言，目前針對PBX 炸藥壓制成型數字化和自動化制造研究，我國仍處于前期探索階段，在未來短時期內，加速提升數字化自動化制造水平是PBX 炸藥壓制成型亟待發展的主要目標和重要趨勢。

4 發展趨勢與挑戰

未來戰場環境的日益復雜和新型武器彈藥的快速發展對壓裝型PBX炸藥的成型質量、壓制安全性以及數字化自動化水平提出了更高的要求。發展成型質量高、壓制過程安全可控、數字化與自動化水平高的先進壓制工藝是長期以來的發展目標和主流趨勢。對此，眾多學者開展了大量探索性研究，積累了一定的經驗，建立了相應的理論基礎，然而PBX炸藥壓制成型未來的發展仍面臨著巨大挑戰。筆者認為該領域接下來的發展趨勢與面臨的挑戰可能包含以下方面。

（1）闡明熱力載荷下PBX炸藥多尺度致密化演變機制，建立密度演化主動調控策略。目前對PBX炸藥熱力載荷下的致密化演變研究主要停留在宏觀造型粉演變規律層面，針對PBX炸藥在動態壓縮下顆粒內部結構的原位監測分析研究相對缺乏，特別是細觀尺度造型粉內部結構的致密化演變機制尚不清晰。對此，亟需加強針對壓制過程顆粒內部細觀尺度原位動態實時檢測技術的開發及應用。在密度調控方面，可考慮將控制造型粉物性參數、開發新型能場輔助技術、優化壓制參數等多方面相結合，從而建立密度演化主動調控策略。

（2）揭示復雜加載環境與不同微結構下多類型損傷缺陷產生機制。壓制過程中PBX炸藥內部損傷缺陷種類多樣且來源廣泛，揭示復雜加載環境與不同微結構下PBX炸藥多類型損傷缺陷的產生機制成為目前面臨的關鍵難題。對此，可考慮通過設計不同加載環境和多種微結構下的PBX炸藥力學行為試驗，同時借助計算機掃描與圖像后處理技術構建具有真實微結構的PBX炸藥模型，并結合有限元法、離散元法、無網格法等模擬手段對PBX炸藥復雜真實環境下的損傷行為及內在機制進行模擬分析。

（3）探明PBX炸藥壓制成型過程中的殘余應力來源及演化規律，建立殘余應力預防措施。由于殘余應力對PBX炸藥的組分構成、內部損傷缺陷以及壓制參數較為敏感，使得殘余應力來源不明且演化過程復雜。對此，可考慮建立PBX炸藥成型過程中殘余應力與組分構成、損傷缺陷、壓制參數間的關聯關系，同時借助殘余應力無損檢測技術，并結合模擬計算等手段探明殘余應力在成型過程中的來源、分布及演化過程。在殘余應力預防方面，可從根源上提高各組分介質的力學性能，同時可考慮通過延長保壓時間、降低卸載速率等壓制工藝參數主動控制成型過程，避免壓制過程中不必要殘余應力的產生。

（4）摸清PBX炸藥壓制成型多刺激源下的安全邊界，建立壓制成型安全標準與規范。PBX炸藥在壓制成型過程中涉及的刺激源復雜多樣，壓制過程中的安全響應規律與機制仍不清晰，且不同種類炸藥對刺激源的感度存在較大差別，根據炸藥種類進行安全等級劃分繁瑣復雜，至今仍難以建立起有效的壓制成型安全標準與規范。接下來亟需探明壓制成型過程中的關鍵刺激因素對PBX炸藥的安全響應規律與作用機制，對此可考慮多場耦合作用下（熱、力、靜電、摩擦等）PBX炸藥分解反應以及局部熱點演化規律與機制研究。同時可借助數值模擬、安全試驗等手段逐級搜索并摸清工藝安全邊界，建立壓制成型安全標準與規范。

（5）提高壓制成型數字化與自動化工藝水平，開展等靜壓系統性基礎理論研究。目前對壓制成型的數字化與自動化工藝研究仍處于起步階段，特別是等靜壓成型，雖可大幅提高炸藥件的成型質量和產品性能，但是效率問題卻成為限制其發展的最大瓶頸，接下來亟需解決的問題是如何提高其數字化自動化制造水平，從而提高生產效率。另一方面由于制造成本較高以及應用范圍的局限，使得目前對等靜壓成型的基礎理論和內在成型機制研究相對缺乏，對此，可考慮在等靜壓成型過程中包套結構設計、包套與顆粒材料間表界面行為及其作用機制、各向同性壓力下顆粒細觀力學行為及致密化規律等方面展開研究。

5 結束語

基于壓裝型PBX炸藥面向高質量、高安全、高效率先進成型制造的發展需求，本文綜述了PBX炸藥壓制成型質量與性能調控方面的研究進展，并簡要討論了PBX炸藥壓制安全性以及數字化和自動化制造的研究現狀。總體而言，針對壓裝型PBX炸藥的研究已經建立起了較為完善的科學基礎和理論框架，然而現有的理論體系和工藝水平仍難以滿足未來先進成型制造技術快速發展的需求。筆者認為接下來亟需豐富配方設計并加強原材料制備研發水平；發展炸藥件質量/性能精確預測與調控技術；建立并完善壓制成型安全標準與生產規范；加速數字化自動化制造水平，發展柔性制造技術。這些將是PBX炸藥壓制成型領域今后發展值得關注的重點。

參考文獻：

［1］ 崔慶忠， 劉德潤. 高能炸藥與裝藥設計［M］. 北京：國防工業出版社， 2019：213-222.

CUI Qingzhong， LIU Derun. Explosives and Charging Design［M］. Beijing：National Defense Industry Press， 2019：213-222.

［2］ 嚴啟龍， 聶福德， 楊志劍， 等. 高聚物黏結炸藥及其性能［M］. 北京：國防工業出版社， 2020：68-75.

YAN Qilong， NIE Fude， YANG Zhijian， et al. Polymer Bonded Explosives and Their Properties［M］. Beijing：National Defense Industry Press， 2020：68-75.

［3］ 梁華瓊， 韓超， 雍煉， 等. 高聚物黏結粉末橡膠等靜壓凈成型技術［J］. 含能材料， 2011， 19（3）：325-329.

LIANG Huaqiong， HAN Chao， YONG Lian， et al. Net Shaping Technology of Polymer Bonded Powder by Rubber Isostatic Pressing［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2011， 19（3）：325-329.

［4］ 孫建. 等靜壓炸藥裝藥技術發展與應用［J］. 含能材料， 2012， 20（5）：638-642.

SUN Jian. Development of Isostatic Pressing Technology of Explosive Charge［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2012， 20（5）：638-642.

［5］ 張偉斌， 楊雪海， 楊仍才， 等. 單向溫模壓 TATB 基高聚物黏結炸藥 X 射線微層析成像［J］. 含能材料， 2014， 22（2）：202-205.

ZHANG Weibin， YANG Xuehai， YANG Rengcai， et al. X-ray Micro-tomography of TATB Based Polymer Bonded Explosives under Unidirectional Warm Die Compaction［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2014， 22（2）：202-205.

［6］ 戴斌. 模壓過程TATB造型顆粒結構演變與應力響應研究［D］. 綿陽：中國工程物理研究院， 2015.

DAI Bin. Structural Evolution and Stress Response of TATB Molding Particles during Molding［D］.Mianyang： China Academy of Engineering Physics， 2015.

［7］ DAI Bin， LAN Lingang， ZHANG Weibin， et al. Study on the State of Internal Stress and Strain of TATB-based Polymer Bonded Explosive Using Strain Markers and Cone-beam Computed Tomography［J］. Central European Journal of Energetic Materials， 2017， 14（3）：688-707.

［8］ 白亮飛， 田強， 屠小青， 等. 冷壓成型壓力對HMX基PBX微結構影響的 SANS 研究［J］. 含能材料， 2019， 27（10）：853-860.

BAI Liangfei， TIAN Qiang， TU Xiaoqing， et al. SANS Investigation on the Effect of Cold-pressed Forming Pressure on the Microstructure of HMX-based PBX［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2019， 27（10）：853-860.

［9］ 唐紅， 周俊輝， 呂珂臻， 等. PBX壓制過程中細觀力學行為的二維數值模擬［J］. 含能材料， 2016， 24（7）：651-656.

TANG Hong， ZHOU Junhui， LYU Kezhen， et al. Two Dimensional Numerical Simulation for Mesoscopic Mechanics Behaviors of PBX in Pressing Process［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2016， 24（7）：651-656.

［10］ HU Gaoyang， ZHOU Bo， FU Ru， et al. Discrete Element Modeling of the Compression Molding of Polymer-crystal Composite Particles［J］. Powder Technology， 2021， 309：112-125.

［11］ GUO Yuchen， LIU Rui， CHEN Pengwan， et al. Mechanical Behavior of PBX with Different HMX Crystal Size during Die Pressing：Experimental Study and DEM Simulation［J］. Composites Science and Technology， 2022， 222：109378.

［12］ 田勇， 李高強， 溫茂萍， 等. 炸藥柱徑向密度分布的γ射線自動透射檢測裝置［J］. 無損檢測， 2000， 22（8）：355-357.

TIAN Yong， LI Gaoqiang， WEN Maoping， et al. An Automatic Transmission Measuring Device for Gamma Rays with Radial Density Distribution of Explosive Column.［J］. Nondestructive Testing， 2000， 22（8）：355-357.

［13］ 楊雪海， 張偉斌， 楊仍才， 等. 復雜構型 PBX 截面密度分布 CT 測試方法［J］. 含能材料， 2016， 24（6）：609-613.

YANG Xuehai， ZHANG Weibin， YANG Rengcai， et al. CT Test Method for the Cross-section Density Distribution of PBX Component with Complex Configuration［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2016， 24（6）：609-613.

［14］ 劉鵬華， 李云欣， 張浩斌， 等. 氟聚物黏結劑對 TATB基 PBX造型粉可壓性的影響［J］. 火炸藥學報， 2022， 45（3）：396-403.

LIU Penghua， LI Yunxin， ZHANG Haobin， et al. Effect of Fluoropolymer Binder on the Compressibility of TATB-based PBX Molding Powder［J］. Chinese Journal of Explosives＆ Propellants， 2022， 45（3）：396-403.

［15］ 張遠舸， 田勇， 周紅萍， 等. 造型粉致密化成型中的密度演化規律研究（Ⅰ） ：加載曲線方程的構建［J］. 含能材料， 2018， 26（7）：602-607.

ZHANG Yuange， TIAN Yong， ZHOU Hongping， et al. Density Evolution Law in Compacting Molding Powder（Ⅰ）：Construction of Loading Curve Equation［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2018， 26（7）：602-607.

［16］ 張遠舸. PBX造型粉的致密化行為與密度演化規律研究［D］. 綿陽：中國工程物理研究院， 2018.

ZHANG Yuange. Study on Densification Behavior and Density Evolution of PBX Molding Powder［D］.Mianyang： China Academy of Engineering Physics， 2018.

［17］ 張鋒， 韓超， 周旭輝， 等. TATB 基含鋁 PBX 炸藥成型性能［C］∥含能材料與鈍感彈藥技術學術研討會論文集. 三亞， 2014：152-155.

ZHANG Feng， HAN Chao， ZHOU Xuhui， et al. The Pressing Properties Study of a TATB-based Aluminized PBX［C］∥Symposium on Energetic Materials and Insensitive Munitions. Sanya， 2014：152-155.

［18］ 張德三. 等靜壓成型JB9014e工藝研究［J］. 火炸藥學報， 1998，21（3）：20-22.

ZHANG Desan. Investigation of Isostatic Pressing Procedure for Explosive JB9014e［J］. Chinese Journal of Explosives and Propellants， 1998，21（ 3）：20-22.

［19］ 梁華瓊， 韓超， 雍煉， 等. 高聚物黏結炸藥的壓制成型性［J］. 火炸藥學報， 2010， 33（4）：44-48.

LIANG Huaqiong， HAN Chao， YONG Lian， et al. Pressing Mechanism of Polymer-bonded Explosive［J］. Chinese Journal of Explosives and Propellants， 2010， 33（4）：44-48.

［20］ AZHDAR B， STENBERG B， KARI L， et al. Development of a High-velocity Compaction Process for Polymer Powders［J］. Polymer Testing， 2005， 24：909-919.

［21］ LYU Kezhen， YANG Kun， ZHOU Bo， et al. The Densification and Mechanical Behaviors of Large-diameter Polymer Bonded Explosives Processed by Ultrasonic-assisted Powder Compaction［J］. Materials & Design， 2021， 207：109872.

［22］ 劉春澤， 呂珂臻， 賀建華， 等. PBX 代用粉體超聲加載成型的實驗研究［J］. 聲學技術， 2015， 34（1）：47-50.

LIU Chunze， LYU Kezhen， HE Jianhua， et al. Experimental Study of Ultrasonic Vibration Compacting Technique for PBX Substitute Powder［J］. Technical Acoustics， 2015， 34（1）：47-50.

［23］ CHATTI M， GRATTON M， CALIEZ M， et al. Experimental Investigation of the Behaviour of a Simulant Material for Plastic-bonded Explosives and Modelling of the Effectivity and Damage Induced Anisotropy［J］. Mechanics of Materials， 2022， 172：104388.

［24］ 許盼盼， 陳華， 解社娟， 等. PBX 代用材料損傷演化原位 CT 研究［J］. 含能材料， 2018， 26（10）：888-895.

XU Panpan， CHEN Hua， XIE Shejuan， et al. Damage Evolution Behavior of PBX Substitute Material Using in-situ CT［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2018， 26（10）：888-895.

［25］ LI Weibin， XU Yaru， QING Xinlin， et al. Quantitative Imaging of Surface Cracks in Polymer Bonded Explosives by Surface Wave Tomographic Approach［J］. Polymer Testing， 2019， 74：63-71.

［26］ WANG Xian， MA Shaopeng， ZHAO Yingtao， et al.Observation of Damage Evolution in Polymer Bonded Explosives Using Acoustic Emission and Digital Image Correlation［J］. Polymer Testing， 2011， 30：861-866.

［27］ SKIDMORE C B， PHILLIPS D S， HOWE P M， et al. The Evolution of Microstructural Changes in Pressed HMX Explosives［C］∥Eleventh International Detonation Symposium. Snowmass ，1998：556-564．

［28］ PETERSON P D， MANG J T， FLETCHER M A， et al. Influence of Pressing Intensity on the Micro-structure of PBX 9501［J］. Energetic Materials， 2003， 21：247-260．

［29］ BURNSIDE N J， SON S F， ASAY B W， et al. Particle Characterization of Pressed Granular HMX［J］. Shock Compression of Condensed Matter， 1997， 579：571-574．

［30］ 梁華瓊， 周旭輝， 唐常良， 等. HMX鋼模壓制的微觀結構演變研究［J］. 含能材料， 2008， 16（2）：188-190.

LIANG Huaqiong， ZHOU Xuhui， TANG Changliang， et al. Microstructural Evolution of HMX During Pressing［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2008， 16（2）：188-190.

［31］ 梁華瓊， 雍煉， 唐常良， 等. 壓制過程中PBX 炸藥顆粒的破碎及損傷［J］. 火炸藥學報， 2010， 33（1）：27-30.

LIANG Huaqiong， YONG Lian， TANG Changliang， et al. Crack and Damage of PBX during Pressing［J］. Chinese Journal of Explosives and Propellants， 2010， 33（1）：27-30.

［32］ 梁華瓊， 雍煉， 唐常良， 等. RDX為基的PBX炸藥壓制過程損傷形成研究［J］. 含能材料， 2009， 17（6）：713-716.

LIANG Huaqiong， YONG Lian， TANG Changliang， et al. Pressing Damage of RDX-based Polymer Bonded Explosive［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2009， 17（6）：713-716.

［33］ 張偉斌， 李敬明， 楊雪海， 等. TATB 顆粒溫壓成形 PBX 的初始細觀損傷［J］. 含能材料， 2015， 23（2）：202-204.

ZHANG Weibin， LI Jingming， YANG Xuehai， et al. Initial Mesoscopic Damage of TATB Based PBX Pressedby Warm Compaction［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2015， 23（2）：202-204.

［34］ 閆冠云， 田強， 劉家輝， 等. 熱損傷 PBX-PBX 微缺陷的 X 射線小角散射研究［C］∥含能材料與鈍感彈藥技術學術研討會論文集. 三亞， 2014：439-443.

YAN Guanyun， TIAN Qiang， LIU Jiahui， et al. A Small-angle X-ray Scattering Study of Micro-defects in Thermally Treated HMX-PBX［C］∥Symposium on Energetic Materials and Insensitive Munitions. Sanya， 2014：439-443.

［35］ 劉佳輝， 劉世俊， 黃明， 等. 鋼模壓制下高品質 PBX晶體的損傷規律［J］. 火炸藥學報， 2012， 35（3）：42-46.

LIU Jiahui， LIU Shijun， HUANG Ming， et al. Crack and Damage in Insensitive HMX Crystal during Pressing［J］. Chinese Journal of Explosives and Propellants， 2012， 35（3）：42-46.

［36］ 劉佳輝， 劉世俊， 黃明， 等. 壓制 PBX 中炸藥晶體損傷的研究進展［J］. 含能材料， 2013， 21（3）：372-378.

LIU Jiahui， LIU Shijun， HUANG Ming， et al. Progress on Crystal Damage in Pressed Polymer Bonded Explosives［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2013， 21（3）：372-378.

［37］ XU Wenzheng， GUO Fengwei， LIANG Xin， et al. Dynamic Response Properties of Polymer Bonded Explosives under Different Excitation by Deceleration［J］. Materials & Design， 2021， 206：109810.

［38］ IQBAL M， LI-MAYER J Y S， LEWIS D， et al. Mechanical Characterization of the Nitrocellulose-based Visco-hyperelastic Binder in Polymer Bonded Explosives［J］. Physics of Fluids， 2020， 32：023103.

［39］ LIU Ming， HUANG Xicheng， WU Yanqing， et al. Modeling of the Deformation and Damage of Plastic-bonded Explosive in Consideration of Pressure and Strain Rate Effects［J］. International Journal of Impact Engineering， 2020， 146：103722.

［40］ LIU Ming， HUANG Xicheng， WU Yanqing， et al. Numerical Simulations of the Damage Evolution for Plastic-bonded Explosives Subjected to Complex Stress States［J］. Mechanics of Materials， 2019， 139：103179.

［41］ CHATTI M， FRACHON A， GRATTON M， et al. Modelling of the Viscoelastic Behaviour with Damage Induced Anisotropy of a Plastic-bonded Explosive Based on the Microplane Approach［J］. International Journal of Solids and Structures， 2019， 168：13-25.

［42］ HUANG Kai， YAN Jia， SHEN Rilin， et al. Investigation on Fracture Behavior of Polymer-bonded Explosives under Compression Using a Viscoelastic Phase-field Fracture Method［J］. Engineering Fracture Mechanics， 2022， 266：108411.

［43］ YEAGER J D， MANNER V W， STULL J A， et al. Importance of Microstructural Features in Mechanical Response of Cast-cured HMX Formulations［J］. American Institute Physics， 2018， 1979：070033.

［44］ MANNER V W， YEAGER J D， PATTERSON B M， et al. In Situ Imaging during Compression of Plastic Bonded Explosives for Damage Modeling［J］. Materials， 2017， 10：638-651.

［45］ 沈迎詠. PBX裂紋擴展的細觀及宏細觀耦合數值模擬研究［D］. 哈爾濱： 哈爾濱工業大學， 2018.

SHEN Yingyong. The Mesoscopic and Macro-mesoscopic Coupling Numerical Simulation of PBX Crack Propagation［D］. Harbin：Harbin Institute of Technology， 2018.

［46］ YANG Kun， WU Yanqing， HUANG Fenglei. Microcrack and Microvoid Dominated Damage Behaviors for Polymer Bonded Explosives under Different Dynamic Loading Conditions［J］. Mechanics of Materials， 2019， 137：103130.

［47］ YANG Kun， WU Yanqing， HUANG Fenglei. Numerical Simulations of Microcrack-related Damage and Ignition Behavior of Mild-impacted Polymer Bonded Explosives［J］. Journal of Hazardous Materials， 2018， 356：34-52.

［48］ XUE Haijiao， WU Yanqing， YANG Kun， et al. Microcrack- and Microvoid-related Impact Damage and Ignition Responses for HMX-based Polymer-bonded Explosives at High Temperature［J］. Defence Technology， 2022，18：1602-1621.

［49］ WALTERS D J， LUSCHER D J， YEAGER J D， et al. Cohesive Finite Element Modeling of the Delamination of HTPB Binder and HMX Crystals under Tensile Loading［J］. International Journal of Mechanical Sciences， 2018， 140：151-162.

［50］ BARUA A， HORIE Y， ZHOU M， et al. Energy Localization in HMX-estane Polymer-bonded Explosives during Impact Loading［J］. Journal of Applied Physics， 2012， 111：054902.

［51］ BARUA A， KIM S， HORIE Y， et al. Ignition Criterion for Heterogeneous Energetic Materials Based on Hotspot Size-temperature Threshold［J］. Journal of Applied Physics， 2013， 113：064906.

［52］ BARUA A， ZHOU M. A Lagrangian Framework for Analyzing Microstructural Level Response of Polymer-bonded Explosives［J］. Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering， 2011， 19：055001.

［53］ ARORA H， TARLETON E， MAYER J L， et al. Modelling the Damage and Deformation Process in a Plastic Bonded Explosive Microstructure under Tension Using the Finite Element Method［J］. Computational Materials Science， 2015， 110：91-101.

［54］ WANG Xinjie， WU Yanqing， HUANG Fenglei， et al. Mesoscale Thermal-mechanical Analysis of Impacted Granular and Polymer-bonded Explosives［J］. Mechanics of Materials， 2016， 99：68-78.

［55］ WANG Xinjie， WU Yanqing， HUANG Fenglei. Numerical Mesoscopic Investigations of Dynamic Damage and Failure Mechanisms of Polymer Bonded Explosives［J］. International Journal of Solids and Structures， 2017， 129：28-39.

［56］ DENG Xiaoliang， WANG Bo. Peridynamic Modeling of Dynamic Damage of Polymer Bonded Explosive［J］. Computational Materials Science， 2020， 173：109405.

［57］ HUANG Yafei， DENG Xiaoliang， BAI Jingsong， et al. Peridynamic Investigation of Dynamic Damage Behaviors of PBX Confined in Spherical Steel Shells［J］. Mechanics of Materials， 2022， 172：104389.

［58］ XIAO Youcai， SUN Yi， ZHEN Yubao， et al. Characterization， Modeling and Simulation of the Impact Damage for Polymer Bonded Explosives［J］. International Journal of Impact Engineering， 2017， 103：149-158.

［59］ PAULSON S C， ROBERTS Z A， SORENSEN C J， et al. Observation of Damage during Dynamic Compression of Production and Low-defect HMX Crystals in Sylgard Binder Using X-ray Phase Contrast Imaging［J］. Journal of Dynamic Behavior of Materials， 2019， 6：34-44.

［60］ KANG Ge， NING Youjun， CHEN Pengwan. Meso-scale Failure Simulation of Polymer Bonded Explosive with Initial Defects by the Numerical Manifold Method［J］. Computational Materials Science， 2020， 173：109425.

［61］ KANG Ge， CHEN Pengwan， GUO Xuan， et al. Simulations of Meso-scale Deformation and Damage of Polymer Bonded Explosives by the Numerical Manifold Method［J］. Engineering Analysis with Boundary Elements， 2018， 96：123-137.

［62］ DANDEKAR A， KOSLOWSKI M. Effect of Particle Proximity and Surface Properties on the Response of PBX under Vibration［J］. Computational Materials Science， 2021， 192：110334.

［63］ PARKER G R， EASTWOOD D S， STORM M， et al. 4D Micro-scale， Phase-contrast X-ray Imaging and Computed Tomography of HMX-based Polymer-bonded Explosives during Thermal Runaway［J］. Combustion and Flame， 2021， 226：478-489.

［64］ HERMAN M J， WOZNICK C S， SCOTT S J， et al. Composite Binder， Processing， and Particle Size Effects on Mechanical Properties of Non-hazardous High Explosive Surrogates［J］. Powder Technology， 2021， 391：442-449.

［65］ 唐明峰， 顏熹琳， 唐 維， 等. PBX中炸藥晶體與黏結劑界面力學特性的研究進展［J］. 火炸藥學報， 2015， 38（5）：1-5.

TANG Mingfeng， YAN Xilin， TANG Wei ， et al. Progress of Study on Mechanical Properties of the Crystal/Binder Interface in PBX［J］. Chinese Journal of Explosives and Propellants， 2015， 38（6）：1-5.

［66］ TANG Mingfeng. Constitutive Behavior of RDX-based PBX with Loading-history and Loading-rate Effects［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2016， 9：832-837.

［67］ 唐明峰， 甘海嘯， 溫茂萍， 等.含缺口PBX藥柱熱沖擊響應的數值模擬及試驗［J］. 含能材料， 2021， 29（1）：41-47.

TANG Mingfeng， GAN Haixiao， WEN Maoping， et al. Simulation and Experimental Study on the Thermal Shock Behavior of Notched PBX Cylinders［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2021， 29（1）：41-47.

［68］ 唐明峰，溫茂萍，涂曉珍， 等. 高溫及機械應力對PBX力學行為的影響規律及機理分析［J］. 含能材料， 2018， 26 （2）：150-155.

TANG Mingfeng， WEN Maoping， TU Xiaozhen， et al. Influence and Mechanism of High Temperature and Mechanical Stress on the Mechanical Behaviors of PBXs［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2018， 26 （2）：150-155.

［69］ 吳永炎，王晶禹. 基于 MD 方法的多組分 PBX 黏結劑優選研究［J］. 火工品， 2012 （3）：37-39.

WU Yongyan， WANG Jingyu. Study on Preferred Adhesives of Multi-components PBX Based on MD［J］. Initiators and Pyrotechnics， 2012 （3）：37-39.

［70］ 劉永剛. TATB基高聚物黏結炸藥的表/界面特性［C］∥中國科協2001年學術年會. 長春， 2001：404-405.

LIU Yonggang. Surface/Interface Properties of TATB-based Polymer Bonded Explosives［C］∥China Association for Science and Technology Annual Conference 2001. Changchun， 2001：404-405.

［71］ LYU Li， YANG Mingli， LONG Yao， et al. Molecular Dynamics Simulation of Structural and Mechanical Features of a Polymer-bonded Explosive Interface under Tensile Deformation［J］. Applied Surface Science， 2021， 557：149823.

［72］ LIN Congmei， HE Guansong， LIU Jiahui， et al. Construction and Non-linear Viscoelastic Properties of Nano-Structure Polymer Bonded Explosives Filled with Graphene［J］. Composites Science and Technology， 2018， 160：152-160.

［73］ LIN Congmei， HUANG Bing， YANG Zhijian， et al. Construction of Self-reinforced Polymer Based Energetic Composites with Nano-energetic Crystals to Enhance Mechanical Properties［J］. Composites Part A：Applied Science and Manufacturing， 2021， 150：106604.

［74］ LI Zijian， ZHAO Xu， GONG Feiyan， et al. Catechol-modified Polymers for Surface Engineering of Energetic Crystals with Reduced Sensitivity and Enhanced Mechanical Performance［J］. Applied Surface Science， 2022， 572：151448.

［75］ ZENG Chengcheng， LIN Congmei， ZHANG Jianhu， et al. Grafting Hyperbranched Polyester on the Energetic Crystals：Enhanced Mechanical Properties in Highly-loaded Polymer Based Composites［J］. Composites Science and Technology， 2019， 184：107842.

［76］ YAN Fanyuhui， ZHU Peng， ZHAO Shuangfei， et al. Microfluidic Strategy for Coating and Modification of Polymer-bonded Nano-HNS Explosives［J］. Chemical Engineering Journal， 2022， 428：131096.

［77］ HE Guansong， LI Xin， BAI Liangfei， et al. Multilevel Core-shell Strategies for Improving Mechanical Properties of Energetic Polymeric Composites by the “Grafting-from” Route［J］. Composites Part B：Engineering， 2020， 191：107967.

［78］ DEWANGAN B， CHAKLADAR N D. Effects of Porosity on the Cure Kinetics and Residual Stress of a Porous Polymer［J］. Materials Today Communications， 2023， 35：105711.

［79］ YANG Zhanfeng， TIAN Yong， LI Weibin， et al. Experimental Investigation of the Acoustic Nonlinear Behavior in Granular Polymer Bonded Explosives with Progressive Fatigue Damage［J］. Materials， 2017， 10：660-669.

［80］ OU Yapeng， JIAO Qingjie， YAN Shi， et al. Influence of Bismuth Complex Catalysts on the Cure Reaction of Hydroxyl-terminated Polyether-based Polymer Bonded Explosives［J］. Central European Journal of Energetic Materials， 2018， 15（1）：131-149.

［81］ 趙慧琴， 李瑞. 厚板焊接殘余應力測試方法的研究進展［J］.造紙裝備及材料， 2022， 51（6）：58-60.

ZHAO Huiqin， LI Rui. Research Progress of Measuring Methods of Residual Stress in Thick Plate Welding［J］. Papermaking Equipment & Materials， 2022， 51（6）：58-60.

［82］ 陳靖華. 塑料黏結炸藥藥柱殘余應力的X射線衍射檢測技術及應用［D］. 成都：四川大學， 2008.

CHEN Jinghua.Studies on Technique and Its Application of X-ray Diffraction Testing for Polymer Bonded Explosive［D］. Chengdu：Sichuan University， 2008.

［83］ 雍志華， 朱世富， 趙北君， 等. Ｘ射線法測量黏結炸藥的殘余應力［J］. 四川大學學報， 2007， 39（5）：101-105.

YONG Zhihua， ZHU Shifu， ZHAO Beijun， et al. Residual Stress Test of Bonded Explosives by X-ray Diffraction Method［J］. Journal of Sichuan University， 2007， 39（5）：101-105.

［84］ 溫茂萍， 唐維， 董平， 等. 黏結劑含量對熱壓TATB基PBX殘余應力的影響［J］. 含能材料， 2017， 25（8）：661-666.

WEN Maoping， TANG Wei， DONG Ping， et al.Effect of Binder Content on Residual Stress of Thermally Compacted TATB based PBX［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2017， 25（8）：661-666.

［85］ 王延珺， 鄒翔， 潘兵， 等. 基于數字體圖像相關法的 TATB 基 PBX 材料內部變形測量［J］. 含能材料， 2022， 30（12）：1272-1281.

WANG Yanjun， ZOU Xiang， PAN Bing， et al. 3D Deformation Measurement in TATB Based PBX Based on Digital Volume Correlation with μ-Computed Tomography［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2022， 30（12）：1272-1281.

［86］ PAN Qinxue， LI Shuangyang， LIU Yang， et al. Meso-simulation and Experimental Research on the Mechanical Behavior of an Energetic Explosive［J］. Coatings， 2021， 11：64-84.

［87］ 周海強， 裴翠祥， 劉文文， 等. PBX 模擬材料內應力激光超聲掠面縱波檢測方法研究［J］. 含能材料， 2018， 26（9）：786-790.

ZHOU Haiqiang， PEI Cuixiang， LIU Wenwen， et al. Study on Detection Method of Internal Stress in PBX Simulated Material by Laser Ultrasonic Skimming Surface Longitudinal Wave［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2018， 26（9）：786-790.

［88］ 徐堯， 王虹， 李建， 等. 中子衍射法測量 TATB 基 PBX 單軸壓縮的內應力研究［J］. 含能材料， 2017， 25（10）：860-865.

XU Yao， WANG Hong， LI Jian， et al. Internal Stress Measurement during Uniaxial Compression for TATBBased PBX by Neutron Diffraction［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2017， 25（10）：860-865.

［89］ LEWIS A L， GOLDREIN H T. Strain Measurement Techniques in Explosives［J］.Strain， 2004， 40：33-37.

［90］ 蘭瓊， 韓超， 雍煉， 等. 低壓熱處理對PBX炸藥件密度及內部質量的影響［J］. 含能材料， 2008， 16（2）：185-187.

LAN Qiong， HAN Chao，YONG Lian， et al. Effects of Low Pressure Heat Treatment on Charge Density and Inner Quality of PBX［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2008， 16（2）：185-187.

［91］ 田勇， 張偉斌， 李敬明， 等. 采用超聲波特性參量研究PBX炸藥的熱處理［J］. 含能材料， 2006， 14（1）：53-55.

TIAN Yong， ZHANG Weibin， LI Jingming， et al. Heat Treatment of Polymer Bonded Explosive by Using Ultrasonic Characterization［J］. Chinese Journal of Energetic Materials， 2006， 14（1）：53-55.

［92］ BAO Peng， LI Jian， HAN Zhiwei， et al. Comparing the Impact Safety between Two HMX-based PBX with Different Binders［J］. FirePhysChem， 2021， 1：139-145.

［93］ HUANG Xin， HUANG Zhong， LAI Jiancheng， et al. Self-healing Improves the Stability and Safety of Polymer Bonded Explosives［J］. Composites Science and Technology， 2018， 168：346-354.

［94］ DU Lixiaosong， JIN Shaohua， SHU Qinghai， et al. The Investigation of NTO/HMX-based Plastic-bonded Explosives and Its Safety Performance［J］. Defence Technology， 2022， 18：72-80.

［95］ WANG Qianyou， FENG Xiao， WANG Shan， et al. Metal-organic Framework Templated Synthesis of Copper Azide as the Primary Explosive with Low Electrostatic Sensitivity and Excellent Initiation Ability［J］. Advanced Materials， 2016， 28：5837-5843.

［96］ 國家自然科學基金會委員工程與材料科學部. 機械工程學科發展戰略報告（2021—2035）［M］. 北京：科學出版社， 2021：297-306.

Department of Engineering and Materials Science， National Natural Science Foundation of China. Report on Advances in Mechanical Engineering（2021—2035）［M］.Beijing： Science Press， 2021：297-306.

［97］ MAO Ting， ZHANG Yun， RUAN Yufei， et al. Feature Learning and Process Monitoring of Injection Molding Using Convolution-deconvolution Auto Encoders［J］. Computers & Chemical Engineering， 2018， 118：77-90.

［98］ ZHOU Xundao， ZHANG Yun， MAO Ting， et al. Monitoring and Dynamic Control of Quality Stability for Injection Molding Process［J］. Journal of Materials Processing Technology， 2017， 249：358-366.

［99］ GUO Fei， ZHOU Xiaowei， LIU Jiahuan， et al. A Reinforcement Learning Decision Model for Online Process Parameters Optimization from Offline Data in Injection Molding［J］. Applied Soft Computing， 2019， 85：1058.

［100］ 劉二甲. PBX本構模型的熱力耦合仿真研究［D］. 哈爾濱： 哈爾濱工業大學， 2019.

LIU Erjia. Thermodynamic Coupling Simulation of PBX Constitutive Model［D］. Harbin：Harbin Institute of Technology， 2019.

［101］ KANG Ge， YANG Zheng， CHEN Pengwan， et al. Mechanical Behavior Simulation of Particulate-filled Composite at Meso-scale by Numerical Manifold Method［J］. International Journal of Mechanical Sciences， 2022， 213：106846.

［102］ XIAO Youcai， XIAO Xiangdong， XIONG Yanyi， et al. Mechanical Behavior of a Typical Polymer Bonded Explosive under Compressive Loads［J］.Journal of Energetic Materials， 2021， 42：1-33.