文档介绍：硕士学位论文三元乙丙橡胶粘接界面变温力学特性研究
摘 要
在自由装填式固体火箭发动机中,三元乙丙橡胶常用作装药的包覆层,借助粘接剂采用缠绕包覆的方式对药柱进行包覆。发动机工作时,燃气进入包覆层之间的粘接界面, 即可引起包覆层的脱粘,破坏发动机的结构完整性,进而影响固体火箭发动机的正常工作,严重时将导致发动机爆炸。本文以三元乙丙(EPDM)橡胶包覆粘接界面为研究对象,采用实验与数值仿真相结合的方法,对发动机内包覆层粘接界面的l型断裂特性进行了研究,主要研究内容为:
(1)三元乙丙橡胶包覆层粘接界面I型断裂实验方法及试件设计。根据三元乙丙橡胶的特点,设计了可行的实验方法一一采用双悬臂夹层梁试件获取粘接界面I型断裂能,单轴拉伸试件获得断裂强度,采用高低温试验箱模拟发动机贮存及运输过程中包覆层粘接界面所处环境温度。最后制备了实验所用试件。
(2)温度无关的粘接界面I型断裂特性研究。采用双悬臂夹层梁试件进行粘接界面I型断裂实验,分析断裂过程中的界面特点,通过断裂力学中的三种方法求得界面的 I型断裂力学性能参数。采用温度无关的双线性内聚力模型对双悬臂夹层梁试件进行有限元分析,并以计算所得断裂能和断裂强度为模型参数,仿真结果与实验结果存在一定偏差,,采用该方法得到准确的
界面断裂力学性能参数,结果表明断裂力学方法中的修正梁理论和实验柔度法能够计算
得到相对比较准确的界面I型断裂能。(3)粘接界面温度相关断裂特性实验研究。在高低温试验箱中,采用单轴拉伸和
双悬臂夹层梁实验对不同温度下粘接界面的I型断裂进行了研究,分析了载荷一位移曲线的温度相关性、不同温度下的界面断裂特点,在所有温度下,试件的断裂形式皆为界面脱粘,表明三元乙丙橡胶与粘接剂之问的粘接强度低于粘接层的断裂强度。温度相关的实验无法测量试件断裂过程中的实时裂纹长度,因此引入了基于试件柔度的断裂能计算方法,计算得到不同温度下的界面I型断裂能,通过比较可知,在250C时,该方法也可得到比较接近准确值的断裂能。
(4)粘接界面温度相关I型断裂模型构建。以温度无关的双线性和指数型内聚力模型为基础,构建了温度相关的界面断裂模型,采用实验与数值仿真相结合的反演分析方法获得不同温度下的界面断裂参数,以此计算得到温度相关模型中的各项参数并进行拟合,即可得到与温度相关的内聚法则,最终构建了粘接界面温度相关的I型断裂模型, 最后通过实验对模型的准确性进行了验证。
本文采用实验与数值仿真相结合的方法,研究了三元乙丙橡胶粘接界面的I型断裂特性,构建了能够描述一40。C~500C温度范围内粘接界面温度相关的I型断裂模型,为
万方数据
摘要 硕士学位论文
固体火箭发动机装药的设计提供了一定的理论基础。
关键词:三元乙丙橡胶,粘接界面,温度相关,内聚力模型
II
万方数据
硕士学位论文三元乙丙橡胶粘接界面变温力学特性研究
Abstract
Ethylene propylene diene monomer(EPDM)rubber film has been widely used as all inhibitor to control the burning face of the solid propellant and protect the motor case against the high—bustion—gas resulting from the burning propellant in grain solid rocket bustion—gas spurt into the voids and microcracks at the
interface between EPDM films,this may leads to debonding of the interface and the structural
integrity of motor fails,which may affect serviceability of the motor or even cause the motor to this paper,we set the bonding interface between EPDM films as the research target,studied the mode I fracture behavior of the bonding interface with experimental and numerical methods.
(1)The experimental methodology