改性雙基推進(jìn)劑斷裂力學(xué)行為研究.pdf

1、隨著固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)朝大口徑、遠(yuǎn)射程的方向發(fā)展，具有粘彈力學(xué)特征的改性雙基推進(jìn)劑表現(xiàn)出越來越明顯的率相關(guān)性，尤其是在高點(diǎn)火沖擊、高發(fā)射過載、跌落撞擊等沖擊載荷下，其力學(xué)性能完全區(qū)別于準(zhǔn)靜態(tài)條件。本文針對(duì)這種情況，使用脆性材料力學(xué)理論對(duì)改性雙基推進(jìn)劑斷裂力學(xué)行為進(jìn)行了研究。
　　本文使用分離式霍普金森壓桿(SHPB)和萬能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)改性雙基推進(jìn)劑的Ⅰ型和Ⅱ型斷裂行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。Ⅰ型斷裂主要進(jìn)行了10-4～101s-1應(yīng)變率下的單

2、軸拉伸斷裂實(shí)驗(yàn)，得到了平面應(yīng)力、應(yīng)力集中對(duì)斷裂性能的影響及斷裂能在準(zhǔn)靜態(tài)條件下隨應(yīng)變率的變化規(guī)律。Ⅱ型斷裂研究使用剪切試件進(jìn)行102～103s-1應(yīng)變率下的高速撞擊實(shí)驗(yàn)，得到了改性雙基推進(jìn)劑高應(yīng)變率下的斷裂行為判定準(zhǔn)則;并補(bǔ)充以10-4～101s-1應(yīng)變率下的剪切試件壓縮實(shí)驗(yàn)作為對(duì)比。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較可知，改性雙基推進(jìn)劑在高應(yīng)變下表現(xiàn)出脆性斷裂現(xiàn)象，而準(zhǔn)靜態(tài)環(huán)境中只有在大變形下才會(huì)發(fā)生斷裂，即應(yīng)變率對(duì)材料斷裂形式影響很大。高應(yīng)變率下，斷

3、裂能與應(yīng)變率呈線性相關(guān);準(zhǔn)靜態(tài)下，斷裂能與應(yīng)變率呈指數(shù)相關(guān)。
　　同時(shí)，本文還使用分離式霍普金森壓桿對(duì)改性雙基推進(jìn)劑的本構(gòu)進(jìn)行了研究，得到了可以準(zhǔn)確描述該材料在高應(yīng)變率下力學(xué)行為的線性ZWT本構(gòu)模型。為了將上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果用于改性雙基推進(jìn)劑工程預(yù)測(cè)數(shù)值計(jì)算，采用FORTRAN語言對(duì)材料的本構(gòu)模型和斷裂行為判定準(zhǔn)則進(jìn)行了VUMAT程序?qū)崿F(xiàn)。最后使用ABAQUS對(duì)圓柱形試件和Ⅱ型剪切試件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證，以確定材料的本構(gòu)與斷裂行為判定準(zhǔn)則