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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>>

《推进技术》1999年06期
推进技术

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>>

《火炸药学报》1950年10期
火炸药学报

复合推进剂老化研究的若干问题

复合推进剂老化研究的若干问题张仁,翁武军,彭网大(长沙国防科技大学五系长沙410073)摘要针对复合推进剂老化研究的若干问题作了简要的概述,并在此基础上提出了建议。主要涉及以下三个方面:(1)拓宽复合推进剂防老化措施的领域;(2)增强防老剂的作用效果;(3)开展推进剂老化贮存寿命预估方法的研究等.关键词复合固体推进剂,老化,性能,贮存寿命引言随着推进技术的不断发展,复合团体推进剂在固体火箭推进技术中已占据了相当重要的地位。通常人们都希望固体火箭武器具有较长的贮存期,并要求能准确地预测这一贮存期限,以达到正确确定有关团体火箭武器的更换时间,从而避免过早地销毁所造成的巨大浪费或更换太迟带来的危险后果。因此,复合团体推进剂老化性能的研究一直受到有关科技人员和各有关部门的高度重视’‘’。在过去很长一段时间里,对复合团体推进剂老化性能的研究已在影响老化的主要因素、老化机理和贮存寿命的预估方法等方面做了大量的研究工作’‘-‘”。近些年来,随...  (本文共5页) 阅读全文>>

《推进技术》2007年04期
推进技术

基于细观力学的复合固体推进剂模量预估方法

1引言复合固体推进剂是一种高填充比颗粒复合材料,主要由基体和掺入其中的大量固体氧化剂颗粒及金属燃料颗粒组成。由于推进剂颗粒的体积分数比较高并且基体和颗粒模量相差非常大,现有计算复合材料有效模量的细观力学分析方法,如Eshelby等效夹杂理论、自洽理论、广义自洽理论、Mori-Tanaka方法、微分介质方法对推进剂模量预估的精度有限,并且难以考虑推进剂细观结构对推进剂模量的影响。细观力学有限元方法是求解复合材料有效模量的一种新方法,它随着计算机的发展而发展起来,是将有限元计算技术与细观力学和材料力学结合,其本质是根据复合材料具体的细观结构,建立代表性体积单元(RVE)和边界条件,求解受载荷作用下RVE的应力应变,从而建立起细观局部量和宏观平均量的关系,最终获得复合材料的宏观力学性能。该方法最大的优点在于能够获得细观尺度下的应力应变来反映复合材料的宏观性能。因此,在复合材料模量预估中得到了广泛应用。但现有的细观力学有限元方法不能直接...  (本文共4页) 阅读全文>>

《固体火箭技术》2000年01期
固体火箭技术

复合固体推进剂颗粒相互作用的增强效应分析

1 引言从复合固体推进剂的微细观结构上看 ,它由大量的细小金属粉末和氧化剂颗粒与高分子粘弹性基体材料复合而成 ,是一种高填充颗粒增强粘弹性复合材料 ,因而颗粒之间的相互作用将对复合体的力学性能产生显著的影响。许多学者从理论和试验研究两个方面做了大量的探索。五十年代末兴起的细观力学理论既与多晶金属材料的性能及夹杂物对其影响的研究有关 ,也与本文所追求的目标有关。有关这方面的主要工作可参看 Christensen与Mura的专著 [1,2 ] 。其中 Eshelby的等效夹杂理论与Mori- Tanaka的背应力方法 [3 ]为分析颗粒增强复合材料的宏观力学效应提供了强有力的工具 ,但这类理论仅适应于颗粒与基体均为线弹体的情况。文献 [4]、[5]应用 Eshbly的等效夹杂理论及对应性原理分别针对球形颗粒和与取向有关的细长椭球颗粒填充情况建立了复合固体推进剂的线粘弹本构方程 ,并且得出了一些有意义的结论。由于Eshbly理论本身的...  (本文共4页) 阅读全文>>

《国外固体火箭技术》1985年01期
国外固体火箭技术

固体复合推进剂受震动或冲击时的能量分布

引言 推进剂或者炸药受震动时的发火感度部分地取决于材料震功时产生的冲击温度(还包括热分解动力学,装填孔隙和其他因素)。但是多元物质(如炸药)冲击温l皇的估算值受到各种不确定因素的影响。 均相冲击温度能够利用Wal sh一Christian方法(1955)与材料的实测冲击H值来计神.。或者用一个假定的状态方程(通常是Mie一Gl’[,11eisetl方程式)来拟合实测冲击绝热数据(Walsh et al.1957)。对笙质(例如金属)因其热容与温度无关所以用这些方法计算会得到相当好的结呆。但是,对于推进剂和炸药,因其热容随着温度(i五可能随压力)变化而引起了一些问题,如Gruneisen参数的计算、方程中出现的某些材料性质会受温度的潜在影响(Cowperthwaite and Shaw,1970,Pastinea。〔‘Be,·neeker,1974)。 如果材料是复合物,就增加一了复杂性。在这种情况下材料的各个组分可能有不同的可压...  (本文共6页) 阅读全文>>