粘弹性材料界面结构的破坏行为分析

发布时间：2017-10-18 02:51

  本文关键词：粘弹性材料界面结构的破坏行为分析

  更多相关文章： J积分 粘弹性 内聚力模型 界面结构 破坏

【摘要】：固体火箭推进剂是一种典型的粘弹性材料,由金属壁壳-推进剂组成的界面结构破坏是发动机失效的一个重要环节,外部载荷和环境作用以及粘弹性特性改变又是界面处破坏的重要影响因素。本文针对复合固体火箭推进剂的粘弹性性质,基于临界J积分理论和内聚力理论研究了推进剂界面结构的破坏行为。首先,基于J积分理论研究了不同温度和拉伸速率作用下,推进剂仿真模型的预制裂纹尖端J积分的变化规律,通过界面粘接强度来确定各个条件下预制裂纹发生扩展的临界J积分值。研究临界J积分与温度和拉伸速率的关系,将这个关系作为评价特定环境下推进剂界面结构发生破坏的J积分准则。然后,建立推进剂界面结构的内聚力模型,使用内聚力单元模拟连接推进剂和金属壁壳的粘接层结构。基于该内聚力模型,模拟在温度和拉伸速度载荷环境组合中推进剂界面层破坏行为。输出断裂消耗的能量变化,以某一速度为裂纹起裂和快速扩展的分界点,得到推进剂界面结构发生破坏的临界能量释放率,并对结果进行分析。研究临界能量释放率和温度、拉伸速率之间的关系,将这个关系作为评价特定环境下推进剂界面结构发生破坏的内聚力准则。两类损伤准则均是断裂能量关于温度和拉伸速率的函数,是通过不同途径得到的同一类型的关系。对比两种评价界面破坏的准则,结合实际应用中的安全考量,得到二者中较好的一种评价方法。最后,进一步研究复合固体推进剂界面结构的破坏行为,将内聚力单元引入到界面层内和推进剂单元之间,通过施加载荷和改变环境因素研究推进剂界面的裂纹扩展的问题。
【关键词】：J积分 粘弹性 内聚力模型 界面结构 破坏
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V512
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 国外研究现状12-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 理论基础17-26
• 2.1 J积分理论17-19
• 2.1.1 断裂力学中J积分理论及其意义17-18
• 2.1.2 J积分变形功率的定义18-19
• 2.2 粘弹性理论19-23
• 2.2.1 粘弹性材料的本构方程19-20
• 2.2.2 时温等效原理20-22
• 2.2.3 Prony级数22-23
• 2.3 内聚力理论23-26
• 第3章 固体推进剂界面结构破坏评价方法研究26-42
• 3.1 引言26-27
• 3.2 基于临界J积分理论的推进剂界面破坏数值模拟27-34
• 3.2.1 基于临界J积分理论的推进剂界面破坏仿真模型27-33
• 3.2.2 不同因素对临界J积分值的影响分析33-34
• 3.2.3 小结34
• 3.3 基于内聚力理论的推进剂界面破坏行为数值模拟34-39
• 3.3.1 引言34
• 3.3.2 基于内聚力单元的推进剂界面破坏数值模型仿真34-37
• 3.3.3 基于内聚力单元的数值模拟结果分析37-39
• 3.4 两类评价推进剂界面结构破坏的准则对比研究39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 含预制裂纹试样的裂纹扩展和抗断裂能力分析42-47
• 4.1 引言42-43
• 4.2 粘接层强度对裂纹扩展方向的影响43-44
• 4.3 拉伸速率对界面裂纹扩展的影响分析44-46
• 4.4 小结46-47
• 结论47-48
• 参考文献48-52
• 致谢52

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 曹志远,王华宁;粘弹性时变体的损伤演化理论与分析[J];固体力学学报;2004年02期

2 周广盼;尹晓春;鞠玉涛;沈煜年;;HTPB固体火箭推进剂启裂断裂韧性的试验测定[J];弹道学报;2012年03期

3 强洪夫,汪亮,俞茂宏;固体火箭发动机药柱大变形数值分析[J];宇航学报;2000年S1期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘甫;粘弹性界面断裂与固体火箭发动机界面脱粘研究[D];国防科学技术大学;2005年

，

本文编号：1052534