《表1 不同缺口半径药柱的最大应力及位置》

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《含缺口PBX药柱热冲击响应的数值模拟及试验》

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仍采用Φ100 mm×110 mm圆柱，保持外部温度条件不变，由于缺口会改变当地流速，进而影响表面换热，因此假设缺口中的边界换热条件包含对流换热和绝热两种情况，缺口半径设计为R1、R2、R3和R4。计算结果表明4种构型下药柱表面的热应力分布和变化规律一致。以R1构型圆柱为例，图5是对流换热条件下该药柱对称面上的热应力分布，与图4a结果相比，A点（缺口底部）附近的应力梯度进一步增大，应力集中现象明显。在恒温过程中，由于塑性和应力集中，A点应力呈现拉伸状态；降温过程中A点S22方向的拉伸热应力达到7.86 MPa，相比较于无缺口圆柱侧面最大拉应力6.90 MPa，增大了14%；最大主应力位于A点向内约0.67 mm处，其值为10.76 MPa。类似地，可分别得到半径为R2～R4时，缺口底部A点的热应力分别为7.79、7.75 MPa和7.74 MPa，最大主应力分别为11.25、10.80、10.14 MPa，并分别位于A点向内约1.31、1.67 mm及2.00 mm处，如表1所示。以相同条件下无缺口圆柱表面应力（6.90 MPa）为参考应力，可得到对流换热条件下四种缺口构型的应力集中系数分别为：1.56、1.63、1.57、1.50。同时，当缺口设为绝热边界时，计算结束时刻四种构型缺口底部位置的热应力分别为8.16、7.57、7.20 MPa及6.93 MPa；最大应力分别为11.38、10.89、9.79、8.79 MPa，并分别位于A点向内约0.67、1.12、1.33 mm及1.50 mm处。计算得到应力集中系数分别为1.65、1.58、1.42和1.27。结果如图6所示。