文档介绍：第卷第期火炸药学报
年月
基于内聚力界面脱黏的复合固体
推进剂力学性能研究
曲凯,张旭东,李高春
海军航空工程学院飞行器工程系,山东烟台
摘要:基于内聚力界面黏结模型,用—方法研究了非线性界面脱黏对推进剂力学性能的影响。仿真计
算结果表明,内聚力脱黏模型能模拟推进剂颗粒与基体的脱黏过程;推进剂中颗粒的尺寸、体积分数以及颗粒与基
体界面最大黏结应力对推进剂的力学性能有明显影响。
关键词:材料科学;固体推进剂;界面脱黏;力学性能
中图分类号:; 文献标志码: 文章编号:———

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国内外对推进剂的力学计算模型进行了广泛研
引言究,但大多是从宏观唯象的角度出发,建立推进剂宏
观力学模型。这样会忽略掉推进剂细观结构特征对
固体火箭发动机作为动力装置已广泛应用于各其力学性能的影响,特别是细观颗粒界面脱黏对推
种导弹武器中,而复合固体推进剂作为其重要的组进剂宏观力学性能的影响。因此,对复合固体推进剂
成部分已经受到越来越多的关注。复合固体推进剂进行细观力学研究,建立细观颗粒脱黏的力学模型,
不但需要有足够的能量特性,还要具备良好的力学有利于摸清推进剂细观结构对其力学性能的影响规
性能,因此它采用高体积分数的颗粒填充结构来满律,为推进剂的配方研制提供科学的辅助方法。
足上述条件。该结构由高能颗粒和黏结基体组成,而等人通过试验研究中颗粒与
且颗粒的体积分数比较高。研究发现口剖,颗粒的大基体的脱黏过程,将非线性黏结率概念引入到颗粒
小和体积分数对推进剂的力学性能影响较大,而且复合材料的细观力学分析中,得到了颗粒脱黏的宏
曾甲牙和等人通过试验证明推进剂在拉伸观本构关系曲线。本试验采用内聚力界面脱黏模型
载荷作用下的主要破坏方式是颗粒与基体之间界面取代了提出的非线性黏结率模型,研究了界面
的脱黏破坏,可见颗粒与基体的界面性能对推进剂脱黏对推进剂宏观力学性能的影响,并给出了相应
的宏观力学性能影响很大。算例。
收稿日期:——; 修回日期:——
作者简介:曲凯一,男,博士研究生,主要从事复合固体推进剂力学性能研究。
火炸药学报第卷第期
面不考虑剪应力作用,其正应力的计算如下:
界面脱黏模型一一门≤
. 双线性界面脱黏模型
双线性界面脱黏模型由于形式简单、易于计算当时, 一,其曲线如图所示。
而得到广泛应用, 提出的三阶段界面脱黏模
型依次为上升段、下降段和完全脱黏段,在上升段和
下降段采用线性假设,如图所示。
““
图内聚力界面黏结模型
.
“
图线性界面脱黏模型细观力学模型
.
三阶段界面脱黏模型的数学表达式如式所. 考虑界面脱黏的本构方程
/ : 采用提出的具有界面脱黏的—
细观力学模型来研究高体积分数推进剂的
“警非线性力学行为,颗粒与基体之问的黏结规律采用
内聚力界面黏结模型,如图所示。由于基于细观力
百去学模型,首先选取由颗粒和基体组成的推进剂代表
单元,设其体积为。对于单一种类颗粒, 等于基

牲体体积与颗粒体积之和。颗粒的体积分数为厂
一/力,力和力的平均应力分别表