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基于微CT技术的丁羟推进剂脱湿定量表征方法研究 被引量：17
1
作者 刘新国 刘佩进 +1 位作者 强洪夫 张勇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1162-1168,共7页
为定量表征丁羟推进剂单轴拉伸过程中的脱湿演化过程,设计了一种兼顾宏观力学性能测试与细观结构微CT表征的新型哑铃型试件,利用单轴拉伸过程中原位微CT扫描试验,获取推进剂内部平均灰度值与平均孔隙率随拉伸应变的变化规律。结果表明:... 为定量表征丁羟推进剂单轴拉伸过程中的脱湿演化过程,设计了一种兼顾宏观力学性能测试与细观结构微CT表征的新型哑铃型试件,利用单轴拉伸过程中原位微CT扫描试验,获取推进剂内部平均灰度值与平均孔隙率随拉伸应变的变化规律。结果表明:随着拉伸过程应变的增加,受脱湿损伤与拉伸变形双重因素的影响,丁羟推进剂的平均灰度值逐渐下降,且下降速率呈现先增后减再增的变化趋势;平均孔隙率经历初始孔隙膨胀时的较小增幅、新增脱湿损伤时的突然增加、脱湿逐步发展时的平稳增长、以及脱湿诱发裂纹贯通时的再次突然增加等四个阶段。可见,平均灰度值和孔隙率均与丁羟推进剂的细观结构及宏观力学性能变化密切相关,两者均可定量表征丁羟推进剂脱湿损伤。相比较灰度值而言,孔隙率统计可以更有效地反映丁羟推进剂内部脱湿损伤形成与发展的演化过程,故其更适合其脱湿损失的定量表征。 展开更多
关键词 微CT扫描 丁羟固体推进剂 脱湿 灰度值 孔隙率 定量表征
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基于粘附功的复合推进剂AP/基体界面损伤宏细观仿真 被引量：12
2
作者 赵玖玲 强洪夫 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期614-618,622,共6页
为研究复合推进剂AP/基体界面脱湿机理,建立了基于粘聚力界面模型的双尺度有限元损伤分析平台。为确定界面模型的输入参数,采用点滴法和Washburm毛细管上升法,分别测得基体与AP颗粒的接触角,再经Young's方程计算得到界面的粘附功。... 为研究复合推进剂AP/基体界面脱湿机理,建立了基于粘聚力界面模型的双尺度有限元损伤分析平台。为确定界面模型的输入参数,采用点滴法和Washburm毛细管上升法,分别测得基体与AP颗粒的接触角,再经Young's方程计算得到界面的粘附功。通过对不同体积分数下简化配方推进剂试件的拉伸试验结果与计算结果的对比显示,两者具有较好的一致性。研究表明,所建立的从实验到仿真的一整套方案为研究复合推进剂界面脱湿机理提供了一条新思路;粘附功可定量表征推进剂AP/基体界面的粘结状况;在较高体积分数下,AP颗粒间的应力集中作用更强,颗粒与基体间的脱湿作用更加明显,导致推进剂模量下降得更快。 展开更多
关键词 复合推进剂 脱湿损伤 机理 双尺度 仿真 实验
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复合推进剂微裂纹损伤本构模型研究 被引量：7
3
作者 彭威 郑坚 +2 位作者 白鸿柏 刘英杰 杨建春 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期33-37,共5页
基于线弹性断裂理论,提出了一个适合复合固体推进剂的脱湿微裂纹损伤发展方程,通过部分单向定速拉伸试验数据拟合确定其主要的细观参数,从而得到了复合固体推进剂在细观水平上完整且封闭的本构方程组。该模型不仅得到了单向拉伸试验结... 基于线弹性断裂理论,提出了一个适合复合固体推进剂的脱湿微裂纹损伤发展方程,通过部分单向定速拉伸试验数据拟合确定其主要的细观参数,从而得到了复合固体推进剂在细观水平上完整且封闭的本构方程组。该模型不仅得到了单向拉伸试验结果的验证,而且在较大范围内可以有效地预测不同应变率下的单轴定速拉伸力学性能。 展开更多
关键词 复合推进剂 微裂纹损伤 本构模型 脱湿损伤 固体火箭发动机
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低应变率下NEPE推进剂“双屈服”特性及其粘-弹-塑性屈服模型
4
作者 申志彬 张宇轩 邓旷威 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期262-268,共7页
固体发动机全寿命周期中,推进剂药柱长期处于低应变率状态。为了分析硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂在低应变率下的屈服与损伤特性,开展了NEPE推进剂在低应变率(1.190×10^(-5)~2.381×10^(-2)s^(-1))下的单轴拉伸试验。研究表明,N... 固体发动机全寿命周期中,推进剂药柱长期处于低应变率状态。为了分析硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂在低应变率下的屈服与损伤特性,开展了NEPE推进剂在低应变率(1.190×10^(-5)~2.381×10^(-2)s^(-1))下的单轴拉伸试验。研究表明,NEPE推进剂的应力-应变曲线呈“双屈服”态,最大抗拉强度、断裂强度随拉伸速率的下降而明显下降,但初始屈服点(“脱湿点”)与后继屈服点不受应变率的影响,两级屈服点应变近似保持一个稳定值,分别为13.5%和55.4%。因此,可将“脱湿点”应力视为推进剂的屈服强度。在此基础上,构建了NEPE推进剂粘-弹-塑性屈服模型,通过引入动屈服函数,建立了动屈服强度、粘塑性应变率与静屈服强度之间的关系。结合试验数据,NEPE推进剂静屈服强度为0.22 MPa。 展开更多
关键词 NEPE推进剂 低应变率 屈服 “脱湿”损伤 粘-弹-塑性
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推进剂“脱湿”损伤研究的内聚力单元方法 被引量：3
5
作者 崔辉如 吕轩 许玉荣 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期112-120,共9页
内聚力单元是进行推进剂“脱湿”损伤研究的重要手段。通过分子动力学方法构建推进剂高填充比几何模型,结合周期几何和周期边界处理方法,构建推进剂细观有限元分析模型。采用内聚力单元结合PPR内聚力模型开展颗粒和基体黏接界面“脱湿... 内聚力单元是进行推进剂“脱湿”损伤研究的重要手段。通过分子动力学方法构建推进剂高填充比几何模型,结合周期几何和周期边界处理方法,构建推进剂细观有限元分析模型。采用内聚力单元结合PPR内聚力模型开展颗粒和基体黏接界面“脱湿”行为模拟。在单轴拉伸和纯剪试验下分析推进剂细观结构的力学响应,开展推进剂“脱湿”损伤机理研究。针对不同的体分比、应变速率以及内聚强度,开展了“脱湿”损伤影响规律分析。研究方法和研究结论可以为新一代高性能推进剂配方的研制提供有利的参考。 展开更多
关键词 内聚力单元 推进剂 “脱湿”损伤 细观结构
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定应变贮存条件下HTPB推进剂微损伤特性研究 被引量：2
6
作者 周东谟 吴晗旭 +2 位作者 刘向阳 张广龙 陈世昌 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第7期94-100,共7页
针对定应变贮存条件下HTPB推进剂的微损伤特性,采用临界“脱湿”应变值表征推进剂界面的微损伤。通过开展HTPB推进剂定应变加速老化试验,得到了试样的应力-应变曲线,拉伸断面形貌及耗散能密度的变化趋势。结果表明:宏观上9%以下的定应... 针对定应变贮存条件下HTPB推进剂的微损伤特性,采用临界“脱湿”应变值表征推进剂界面的微损伤。通过开展HTPB推进剂定应变加速老化试验,得到了试样的应力-应变曲线,拉伸断面形貌及耗散能密度的变化趋势。结果表明:宏观上9%以下的定应变不会引起推进剂明显的“脱湿”现象,但仍会引起界面的微损伤;定应变对推进剂界面的微损伤可用临界“脱湿”应变值表征,其微损伤程度与贮存时间及定应变水平基本符合线性规律;在9%以下定应变作用下,贮存温度是影响HTPB推进剂基体与固体填料界面的黏接性能的主要因素,且存在温度阈值,当温度高于此阈值时,推进剂耗散能密度整体下降较快。 展开更多
关键词 HTPB推进剂 定应变 脱湿 损伤 耗散能密度
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基于内聚力法则的高能硝酸酯增塑聚醚推进剂开裂过程细观模型 被引量：10
7
作者 侯宇菲 许进升 +1 位作者 古勇军 周长省 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2206-2215,共10页
为从细观角度研究高能硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的破坏机理,采用分子动力学算法生成细观颗粒填充模型,利用Python脚本语言在颗粒与基体界面及基体内部嵌入零厚度粘结单元。针对NEPE推进剂延展性失效特点,基于多项式内聚力法则建立一... 为从细观角度研究高能硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的破坏机理,采用分子动力学算法生成细观颗粒填充模型,利用Python脚本语言在颗粒与基体界面及基体内部嵌入零厚度粘结单元。针对NEPE推进剂延展性失效特点,基于多项式内聚力法则建立一种多项式-梯形内聚力法则,并进行子程序VUMAT开发。对比考虑颗粒与基体界面脱湿及基体失效的数值模拟结果发现,NEPE推进剂颗粒与基体界面脱湿引起基体内部形成孔洞,孔洞周围形成的高应力区是导致推进剂开裂的关键。实验验证得知,多项式-梯形内聚力法则较双线性内聚力法则和多项式内聚力法则能更准确地描述推进剂的失效过程。 展开更多
关键词 高能硝酸酯增塑聚醚推进剂 零厚度粘结单元 多项式-梯形内聚力法则 颗粒与基体界面脱湿 基体失效 数值模拟
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复合固体推进剂脱湿过程细观建模与损伤定量表征 被引量：8
8
作者 张超 侯俊玲 李群 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期423-431,共9页
复合固体推进剂脱湿涉及导弹武器的贮存和使用情况。针对复合固体推进剂脱湿过程细观建模与损伤定量表征开展研究。首先为研究复合固体推进剂在外界载荷作用下的细观损伤演化规律,基于随机序列吸附法、热膨胀原理和分步填充的思想,实现... 复合固体推进剂脱湿涉及导弹武器的贮存和使用情况。针对复合固体推进剂脱湿过程细观建模与损伤定量表征开展研究。首先为研究复合固体推进剂在外界载荷作用下的细观损伤演化规律,基于随机序列吸附法、热膨胀原理和分步填充的思想,实现了高体积分数颗粒填充,并通过几何合并的方式,加入粘合剂基体和颗粒/基体界面,建立了高体积分数固体推进剂三维细观结构模型。该细观几何模型将固体氧化剂(AP)颗粒与羟基封端的聚丁二烯(HTPB)粘合剂基体的连接界面处设定为内聚力单元,基于双线性损伤内聚力模型,考虑粘合剂基体与时间相关的粘弹特性,开展了不同应变率下固体推进剂的颗粒/基体界面脱湿数值模拟。提取内聚力界面单元高斯积分点的几何体积和刚度衰减率SDEG数据,定义固体推进剂材料内部脱湿面积,对其细观损伤进行了定量表征。结果表明,该三维细观结构模型能有效表征固体推进剂的细观结构。在外界载荷作用下,颗粒/基体界面脱湿容易出现在大颗粒及颗粒比较密集的区域,界面损伤导致颗粒承载能力下降,且应变率越高,推进剂内部越容易出现损伤。 展开更多
关键词 复合固体推进剂 细观损伤 内聚力模型 界面脱湿 损伤定量表征
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考虑细观脱湿损伤的NEPE推进剂粘弹性本构模型研究 被引量：5
9
作者 韩龙 许进升 +1 位作者 封涛 周长省 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1885-1892,共8页
为了描述NEPE(Nitrate Ester Plasticized Polyether Propellant)复合固体推进剂的非线性粘弹性力学行为,基于粘弹性脱湿准则及所建立的粘弹性时间-损伤等效原理,将颗粒脱湿所造成的材料损伤以折算时间的形式引入至线性粘弹性本构关系中... 为了描述NEPE(Nitrate Ester Plasticized Polyether Propellant)复合固体推进剂的非线性粘弹性力学行为,基于粘弹性脱湿准则及所建立的粘弹性时间-损伤等效原理,将颗粒脱湿所造成的材料损伤以折算时间的形式引入至线性粘弹性本构关系中,从而建立起可考虑细观颗粒脱湿影响的NEPE复合固体推进剂非线性粘弹性本构模型。通过定制配方NEPE材料在不同温度(-50,-35,-20,0,20,35及50°C)、不同应变水平(5%,10%,15%,20%,25%以及30%)的应力松弛试验及单轴拉伸试验,结合反演技术,获取了本构模型参数。最后利用Matlab软件平台实现了本构模型对于NEPE单轴拉伸力学行为的数值预测,数值计算结果与试验曲线较为吻合,预测数值与试验值差值在15%以内,说明所建本构模型能够较好地描述NEPE推进剂在一定应变率范围内(3.333×10-4~0.1s-1)的粘弹性力学行为,为预测具有复杂细观结构的复合固体推进剂的宏观力学行为提供了一条较为简单便利的实现方式。 展开更多
关键词 NEPE复合固体推进剂 粘弹性 颗粒脱湿 时间-损伤等效原理 非线性粘弹性本构模型
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