多边形颗粒的非规则分布模型研究

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：因此，泰森多边形具有随机或特定分布的特点，适合于PBX 的细观结构建模［4～6］。图8－1Voronoi 图及算法Voronoi 图；Voronoi 算法PBX 9501 的细观结构由HMX 颗粒和典型黏结剂材料Estane 5703 组成。PBX 9501 的细观结构尺寸为1 mm×0.8 mm，由98 个颗粒组成，粒径分布为25～98 μm，黏结剂宽度为8 μm，HMX 和Estane 5703的密度分别为1.58 g／cm3和0.9 g／cm3。

由于第7 章中圆形颗粒随机分布模型的颗粒体积分数较低，而规则分布的六边形颗粒模型无法形象真实地反映PBX 内部的细观颗粒形貌和分布。因此，本节利用图像处理技术，基于Voronoi 函数生成泰森多边形，从而建立高颗粒体积分数，接近PBX 真实细观形貌的随机分布模型。

Voronoi 图也称为Tyson 多边形，由一系列特征点中相邻点的垂直平分线形成，如图8－1 所示。它的特点是多边形中的任何位置都比其他特征点更接近多边形的特征点，而每个多边形只包含一个特征点，因此特征点的分布规律决定了多边形的分布。因此，泰森多边形具有随机或特定分布的特点，适合于PBX 的细观结构建模［4～6］。

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图8－1　Voronoi 图及算法

（a）Voronoi 图；（b）Voronoi 算法(https://www.chuimin.cn)

PBX 9501 的细观结构由HMX 颗粒（质量分数约为95%）和典型黏结剂材料Estane 5703 组成。采用Voronoi 算法生成各种形状和大小的HMX 颗粒多边形随机分布图，提取关键节点及图形信息，输入到CAD 相关软件进行细节处理，划分出颗粒与黏结剂的范围，生成接近PBX 9501 真实细观形貌的二维图像，如图8－2 所示。PBX 9501 的细观结构尺寸为1 mm×0.8 mm，由98 个颗粒组成，粒径分布为25～98 μm，黏结剂宽度为8 μm，HMX 和Estane 5703的密度分别为1.58 g／cm3和0.9 g／cm3。该模型含有91%的HMX （按体积分数计），相当于94.7%的质量分数。

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图8－2　PBX 9501 的细观形貌

（a）二维图像；（b）颗粒尺寸分布

多边形颗粒的非规则分布模型研究

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