改性雙基推進劑斷裂力學行為研究.pdf

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

2、軸拉伸斷裂實驗，得到了平面應(yīng)力、應(yīng)力集中對斷裂性能的影響及斷裂能在準靜態(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行102～103s-1應(yīng)變率下的高速撞擊實驗，得到了改性雙基推進劑高應(yīng)變率下的斷裂行為判定準則;并補充以10-4～101s-1應(yīng)變率下的剪切試件壓縮實驗作為對比。通過實驗結(jié)果比較可知，改性雙基推進劑在高應(yīng)變下表現(xiàn)出脆性斷裂現(xiàn)象，而準靜態(tài)環(huán)境中只有在大變形下才會發(fā)生斷裂，即應(yīng)變率對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);準靜態(tài)下，斷裂能與應(yīng)變率呈指數(shù)相關(guān)。
　　同時，本文還使用分離式霍普金森壓桿對改性雙基推進劑的本構(gòu)進行了研究，得到了可以準確描述該材料在高應(yīng)變率下力學行為的線性ZWT本構(gòu)模型。為了將上述實驗結(jié)果用于改性雙基推進劑工程預測數(shù)值計算，采用FORTRAN語言對材料的本構(gòu)模型和斷裂行為判定準則進行了VUMAT程序?qū)崿F(xiàn)。最后使用ABAQUS對圓柱形試件和Ⅱ型剪切試件進行數(shù)值計算驗證，以確定材料的本構(gòu)與斷裂行為判定準則