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复合推进剂线粘弹本构方程的细观力学分析(Ⅰ)球形颗粒增强效应分析

1 引 言近年来Eshelby[1]理论在含细小颗粒的复合材料中一直得到普遍的应用,但这一理论主要限于复合材料的基体和颗粒都是线弹性情况。复合固体推进剂,是一种以高分子材料为基体的颗粒增强复合材料,具有明显的粘弹性。大量的实验研究[2~4]表明,其本构关系可以近似地由高聚物基体的非线性粘弹本构方程[2]与一个依赖于颗粒增强特性的常数β之乘积来确定,即:σc(t,ε)=β·σm(t,ε)=β·[σs(ε)+σvisc(t,ε)](1)式中:σs(ε)=λ0(I1,I2,I3)I1I+2G0(I1,I2,I3)ε σvisc(t,ε)=∫t-∞E(t-τ)ε(τ)dτ其中:上标c,m,i分别表示复合材料、基体、颗粒的对应量。σs(ε)为基体材料的平衡态应力,σvisc(t,ε)为基体材料的粘性应力。I1,I2,I3分别表示应变的第一,二,三阶不变量,I为单位张量,λ0(I1,I2,I3),G0(I1,I2,I3)为应变不变量的割线模...  (本文共4页) 阅读全文>>

《推进技术》2000年01期
推进技术

复合推进剂线粘弹本构方程的细观力学分析(Ⅱ)非球颗粒增强效应分析

1 引 言复合固体推进剂不仅是一种十分重要的能源材料,同时也是承载构件,因此其本构关系在固体火箭发动机的结构完整性分析中具有关键地位。从复合固体推进剂的微细观结构上看,它是由金属及氧化剂颗粒与高分子粘弹性基体材料复合而成,因此复合体的力学性能与各组分的性能、颗粒的形状及取向密切相关。许多学者对颗粒增强复合材料本构关系从宏细观层次进行了大量研究。其中Eshelby[1]的等效夹杂理论对该问题的研究提供了强有力的工具。文献[2]运用Eshelby的等效夹杂理论建立了复合固体推进剂的线粘弹本构方程,得到了复合体的本构关系可以由基体的线粘弹本构关系与一个反映颗粒增强效应的系数的乘积来表示的结论,但这个结论仅限于复合固体推进剂的填充颗粒是一种与取向无关的球形颗粒。实际上复合固体推进剂填充颗粒的形状和尺寸是随机分布的。其中颗粒的取向将对复合体的力学性能产生显著的影响[3]。本文针对一种细长椭球颗粒填充情况进行细观力学分析,得到了一个新的结论...  (本文共4页) 阅读全文>>

《工业加热》2017年03期
工业加热

含铝复合推进剂燃烧过程数值模拟

AP/HTPB复合固体推进剂燃烧是一个极其复杂的现象,在对该火焰微观模型研究中,Beckstead,Derr和Price提出了著名的BDP模型[1-2],该模型将微元火焰从几何角度划分为AP分解初始火焰、初始预混火焰、最终扩散火焰。Sergey T.Surzhikov等将三种火焰的气相反应总结为三步总包反应,并做出了相应反应过程模拟[3]。S.Groult等在BYU大学提出的三明治燃烧模型的基础上提出多颗粒燃烧模型[4]。本文在BDP三火焰模型的基础上增加金属铝颗粒,并建立推进剂三种物质相互反应的反应机理,以火焰结构为出发点,研究含铝复合推进剂燃烧过程、火焰结构特点以及压强因素对火焰结构的影响。1气相反应动力学模型AP/HTPB复合推进剂燃烧构成一个复杂的C-H-O-N-Cl反应系统。在固体复合推进剂气相反应动力学模型选择上一般忽略BDP模型中的初始扩散火焰,而只考虑AP分解火焰以及最终扩散火焰。在Cai,W和Yang,V建立的...  (本文共4页) 阅读全文>>

《化学推进剂与高分子材料》2013年05期
化学推进剂与高分子材料

一种新型压伸复合推进剂性能

固体推进剂分为双基、改性双基、复合、复合改性双基推进剂等[1],配方和工艺千差万别。以复合推进剂制造工艺而言,普遍采用浇铸成型工艺,其工艺流程为捏合→浇铸→固化。捏合是将各种原材料加入捏合机,捏合4 h以上,由于均匀性差,每次捏合的性能有差异。固化周期较长,一般需要7 d;若添加固化催化剂,通常需要3~4 d。而且推进剂不能回收再利用,对于黏度高的物料难浇铸成型。国外正在致力于发展压铸工艺。美国、德国均采用双螺杆挤出成型[2–3],如美国的“毒刺”导弹发射药为压伸复合推进剂,物料处于半固化状态时,将其挤出成型。俄罗斯的“道尔”导弹舵机发动机装药(мгт–2п)为压伸复合推进剂,压伸直径达到了φ90 mm。苏–27、苏–30、苏–37飞机弹射救生系统均采用压伸复合推进剂。由此可见,国外复合推进剂压伸工艺已达到大规模工业化应用。文献[4]报道了采用内溶法制得纯硝化棉黏合剂体系及硝化棉与含能热塑性弹性体(ETPE)混合黏合剂体系的高固...  (本文共5页) 阅读全文>>

《材料导报》2011年23期
材料导报

废弃复合推进剂组分回收与资源化利用

0引言复合固体推进剂是一种固体填料的复合材料,在军事领域中占有极其重要的地位,作为发动机的动力源能够显著提高武器生存能力和作战使用能力,故在火箭和导弹领域中有着广泛应用[1,2]。复合固体推进剂主要以高分子粘合剂作为基体材料,在贮存过程中容易老化丧失弹导性能而被废弃。废弃的复合推进剂由于其特殊性能,具有燃烧和爆炸特性,有的甚至有毒性,储存时具有潜在的危险。因此,必须对其进行安全、及时、有效的处理。以焚烧为主的传统处理方法虽然具有操作简单、成本低、相对安全等特点,但是废弃复合推进剂在燃烧过程中产生大量污染性气体和固体残渣,对环境造成了严重破坏,同时通过焚烧的方式处理废弃复合推进剂浪费了大量的能量和资源[3]。在环境严峻和能源短缺的今天,传统处理方法显然是不可取的,一些发达国家对传统处理方式已经开始禁止。从保护环境和资源利用的角度出发,很多国家对废弃复合推进剂的处理与利用进行了大量的研究[4,5],目前主要形成了两个方向:一是通过回...  (本文共4页) 阅读全文>>

《火箭推进》1999年06期
火箭推进

复合推进剂低频燃烧不稳定性试验研究

符号表A一响应函数中的无量纲参数B”响应函数中的无量纲参数c‘一〔ZRmT。(k+l)/k」1/2,无喷管火箭情况下的特征速度ES~表面分解的活化能量F一响应函数的传递函数G一总传递函数i一气厂二万乙‘一特征燃烧室长度市一固体每单位面积的质量燃烧速率n一稳态燃烧定律中的压力指数p一压力R一压力一祸合响应函数Rm一气体常数R。一通用气体常数T。一燃烧室温度T。一推进剂。的初始温度48-T,=推进剂的表面温度r~推进剂的线性燃烧速率。一振荡幅值的指数增长率常数。。~推进剂的热扩散率己一(L’c‘/R二T。)/(丐/r。,),发动机的无量纲特征时间k~比热比ap一燃烧速率的温度灵敏度:。一I团‘。’/RmT。,燃烧室的特征时间(即停留时间)。一(“。/r。艺)田,无量纲频率。一振荡的圆频率上、下标 一小的摄动量·复数的实部~复数的虚部。一稳态量1引言 在固体推进剂火箭发动机的设计研究中,对避免或减少不稳定燃烧已经予以了充分的考虑。不稳...  (本文共13页) 阅读全文>>