短纤维增强三元乙丙薄膜包覆层的力学性能研究
发布时间：2022-02-08 21:14
为适应现代局部战场对远程推进技术的需求,必然要提高固体火箭发动机的整体性能,努力探寻高比冲、长时间工作和可控性强的技术途径。为满足自由装填式发动机的工作可靠性,实现装药按特定规律进行燃烧,通常在推进剂表面包覆阻燃抗燃的弹性材料。短纤维增强三元乙丙（EPDM）材料耐烧蚀性能优异,但是对于其力学性能的研究还不够深入,与其相适应的缠绕成型工艺也在初步探索阶段。本文结合实验力学和理论分析,对短纤维增强EPDM包覆薄膜材料的力学性能及应用展开相关研究,旨在揭示材料的各向异性力学特性和破坏机理,构建材料的本构模型和拉伸破坏强度准则,并对缠绕式EPDM包覆层的力学行为进行研究,具体研究内容如下所示:（1）短纤维增强EPDM材料的实验研究。首先根据GB/T228-2010标准设计单轴拉伸和偏轴拉伸实验试件,采用不同的拉伸速率,得到材料在各纤维方向的应力-应变曲线,并获取试件的拉伸破坏形态图;采用改进的单搭接试件进行EPDM包覆层/聚氨酯粘接剂体系的Ⅱ型界面脱粘实验,得到界面脱粘载荷-位移曲线,并观测到了实验过程中界面的脱粘情况;利用缠绕方式得到薄壁圆筒状试件,参照GB/T25048-2010标准设计环...
【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２绝热包覆材料烧蚀示意图??固然，耐烧蚀性能是绝热包覆材料最重要的性能指标，但是，为保证固体火箭发动??
跟应力集中现象有关，裂纹尖端附近存在应力奇异性，使得应力水平无穷大，最终发生??破坏。在断裂力学中，根据裂纹开裂模式的不同，可分为三类［６８］：张开型（Ｉ型）、滑移??型（ＩＩ型）、撕开型（ｉｎ型），如图１．５所示。张开型正应力垂直于开裂界面，为法向开??１１??
随着计算机技术的发展，内聚力模型被广泛地运用于有限元计算中，模拟??材料在受载荷时的裂纹扩展过程。通常在开裂路径之间设置界面单元，内聚力模型定义??界面单元的本构关系，而界面单元存在连续状态单元与离散状态单元两种形式，如图１．８??所示。连续状态单元的每个积分点上都采用内聚力模型本构关系进行计算；而离散状态??单元中的内聚力法则表现为杆或者弹簧的内力与节点张开位移之间的关系［７９］。??（ａ）连续状态单元?（ｂ）离散状态单元??图１．８内聚力模型中的界面单元状态??将自定义的内聚力模型应用于有限元分析计算时，必须编制相应的用户材料子程序??（ＵＭＡＴ）。黄刘刚［明基于指数型内聚力模型的非线性张力位移关系，实现ＶＵＭＡＴ子??程序的开发，引入单向断裂能作为界面失效的判据，从而模拟复合材料层合板的裂纹演??化过程。王振清［９（）］等利用指数型内聚力模型实现了对形状记忆合金纤维／环氧树脂界面??脱粘过程的数值模拟。内聚力模型能够有效避免弹性断裂力学中的裂纹尖端应力奇异??性，但其实际上只是一种微观现象的假设，选用合适的模型参数和形式，进而描述材料??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]短纤维增强橡胶材料隔层的强度与失效分析[J]. 刘沙石,侯晓,郜捷. 固体火箭技术. 2017(01)
[2]内聚力模型的形状对胶接结构断裂过程的影响[J]. 张军,贾宏. 力学学报. 2016(05)
[3]芳纶纤维对EPDM绝热层力学行为的影响[J]. 凌玲,陈德宏,陈梅,姚卫东. 固体火箭技术. 2016(04)
[4]傅-克烷基化反应改性芳纶纤维对EPDM绝热层力学性能的影响[J]. 周俊,何永祝,邓康清. 化学与黏合. 2016(04)
[5]SIF-based fracture criterion for interface cracks[J]. Xing Ji. Acta Mechanica Sinica. 2016(03)
[6]芳纶纤维的活化浸渍处理对EPDM绝热层力学性能的影响[J]. 周俊,何永祝. 化学与黏合. 2016(03)
[7]基于横观各向同性超弹性理论的短纤维增强橡胶本构模型的建立与应用[J]. 董金平,张志强. 计算力学学报. 2016(02)
[8]考虑双拉耦合的复合材料编织物非正交本构模型[J]. 张必超,彭雄奇,黄小双. 应用数学和力学. 2016(03)
[9]率相关HTPB推进剂/衬层界面Ⅱ型内聚力模型[J]. 陈雄,钮然铭,郑健,贾登. 航空动力学报. 2015(11)
[10]基于Exp-ln模型与广义黏弹性理论的橡胶本构模型及其应用研究[J]. 仲健林,任杰,马大为. 振动与冲击. 2015(19)
硕士论文
[1]三元乙丙橡胶耐烧蚀绝热材料的制备及其结构与性能研究[D]. 安广亮.北京化工大学 2013
[2]内聚力模型的分析及有限元子程序开发[D]. 黄刘刚.郑州大学 2010
本文编号：3615761
【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２绝热包覆材料烧蚀示意图??固然，耐烧蚀性能是绝热包覆材料最重要的性能指标，但是，为保证固体火箭发动??
跟应力集中现象有关，裂纹尖端附近存在应力奇异性，使得应力水平无穷大，最终发生??破坏。在断裂力学中，根据裂纹开裂模式的不同，可分为三类［６８］：张开型（Ｉ型）、滑移??型（ＩＩ型）、撕开型（ｉｎ型），如图１．５所示。张开型正应力垂直于开裂界面，为法向开??１１??
随着计算机技术的发展，内聚力模型被广泛地运用于有限元计算中，模拟??材料在受载荷时的裂纹扩展过程。通常在开裂路径之间设置界面单元，内聚力模型定义??界面单元的本构关系，而界面单元存在连续状态单元与离散状态单元两种形式，如图１．８??所示。连续状态单元的每个积分点上都采用内聚力模型本构关系进行计算；而离散状态??单元中的内聚力法则表现为杆或者弹簧的内力与节点张开位移之间的关系［７９］。??（ａ）连续状态单元?（ｂ）离散状态单元??图１．８内聚力模型中的界面单元状态??将自定义的内聚力模型应用于有限元分析计算时，必须编制相应的用户材料子程序??（ＵＭＡＴ）。黄刘刚［明基于指数型内聚力模型的非线性张力位移关系，实现ＶＵＭＡＴ子??程序的开发，引入单向断裂能作为界面失效的判据，从而模拟复合材料层合板的裂纹演??化过程。王振清［９（）］等利用指数型内聚力模型实现了对形状记忆合金纤维／环氧树脂界面??脱粘过程的数值模拟。内聚力模型能够有效避免弹性断裂力学中的裂纹尖端应力奇异??性，但其实际上只是一种微观现象的假设，选用合适的模型参数和形式，进而描述材料??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]短纤维增强橡胶材料隔层的强度与失效分析[J]. 刘沙石,侯晓,郜捷. 固体火箭技术. 2017(01)
[2]内聚力模型的形状对胶接结构断裂过程的影响[J]. 张军,贾宏. 力学学报. 2016(05)
[3]芳纶纤维对EPDM绝热层力学行为的影响[J]. 凌玲,陈德宏,陈梅,姚卫东. 固体火箭技术. 2016(04)
[4]傅-克烷基化反应改性芳纶纤维对EPDM绝热层力学性能的影响[J]. 周俊,何永祝,邓康清. 化学与黏合. 2016(04)
[5]SIF-based fracture criterion for interface cracks[J]. Xing Ji. Acta Mechanica Sinica. 2016(03)
[6]芳纶纤维的活化浸渍处理对EPDM绝热层力学性能的影响[J]. 周俊,何永祝. 化学与黏合. 2016(03)
[7]基于横观各向同性超弹性理论的短纤维增强橡胶本构模型的建立与应用[J]. 董金平,张志强. 计算力学学报. 2016(02)
[8]考虑双拉耦合的复合材料编织物非正交本构模型[J]. 张必超,彭雄奇,黄小双. 应用数学和力学. 2016(03)
[9]率相关HTPB推进剂/衬层界面Ⅱ型内聚力模型[J]. 陈雄,钮然铭,郑健,贾登. 航空动力学报. 2015(11)
[10]基于Exp-ln模型与广义黏弹性理论的橡胶本构模型及其应用研究[J]. 仲健林,任杰,马大为. 振动与冲击. 2015(19)
硕士论文
[1]三元乙丙橡胶耐烧蚀绝热材料的制备及其结构与性能研究[D]. 安广亮.北京化工大学 2013
[2]内聚力模型的分析及有限元子程序开发[D]. 黄刘刚.郑州大学 2010
本文编号：3615761
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3615761.html
教材专著
