基于内聚力法则的高能硝酸酯增塑聚醚推进剂开裂过程细观模型

发布时间：2021-08-30 08:24

　　为从细观角度研究高能硝酸酯增塑聚醚（NEPE）推进剂的破坏机理,采用分子动力学算法生成细观颗粒填充模型,利用Python脚本语言在颗粒与基体界面及基体内部嵌入零厚度粘结单元。针对NEPE推进剂延展性失效特点,基于多项式内聚力法则建立一种多项式-梯形内聚力法则,并进行子程序VUMAT开发。对比考虑颗粒与基体界面脱湿及基体失效的数值模拟结果发现,NEPE推进剂颗粒与基体界面脱湿引起基体内部形成孔洞,孔洞周围形成的高应力区是导致推进剂开裂的关键。实验验证得知,多项式-梯形内聚力法则较双线性内聚力法则和多项式内聚力法则能更准确地描述推进剂的失效过程。 

【文章来源】：兵工学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

NEPE固体推进剂颗粒粒径分布

根据文献[13]得知，当代表性体积单元的尺寸为最大粒径尺寸的3～5倍时，则认为代表性体积单元有效。因此，本文根据图1填充颗粒粒径分布规律得到推进剂细观颗粒模型的代表性体积单元，如图2所示，其尺寸为1 000μm×1 000μm．由于Al粉颗粒的粒径小且数量多，若直接对该模型进行网格划分，将会降低网格质量并影响计算结果的收敛性。文献[14]通过实验证明，Al颗粒作为加速复合推进剂热分解的添加剂，不会引起颗粒与基体界面脱湿。因此采用Mori-Tanaka解析法[15]将Al颗粒对推进剂力学性能的影响等效到基体中，在计算时只考虑AP颗粒的影响。材料参数如表2所示。1.2 粘结单元

2)遍历整个模型集合，划分颗粒单元与基体单元的公共节点及基体单元内部公共节点，并建立新的单元集合。如图3(a)所示，深色部分为AP颗粒单元，浅色部分为基体单元。3)将所有公共节点拆分并重新编号，保留新旧节点坐标对应关系，如图3(b)所示，节点4被拆分为节点4和节点13，节点6被拆分为节点7和节点10.

【参考文献】：
期刊论文
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[2]GAP复合固体推进剂细观结构演变特性[J]. 周水平,唐根,庞爱民,吴芳,徐海元,宋会彬.  固体火箭技术. 2018(05)
[3]基于高速数字图像相关法的疲劳裂纹尖端位移应变场变化规律研究[J]. 高红俐,刘欢,齐子诚,刘辉,郑欢斌.  兵工学报. 2015(09)
[4]基于Hooke-Jeeves算法的挠性粘接件的高效内聚反演分析[J]. 周清春,鞠玉涛,周长省.  工程力学. 2015(04)
[5]粘接界面弹塑性内聚力模型子程序开发[J]. 张军,贾宏,田阳.  郑州大学学报(工学版). 2014(01)
[6]PZT薄膜界面分层破坏的内聚力模拟[J]. 闫亚宾,尚福林.  中国科学（G辑:物理学 力学 天文学）. 2009(07)
[7]NEPE推进剂应力分布的数值模拟及损伤破坏趋势分析[J]. 陈煜,刘云飞,夏吉东,谭惠民.  含能材料. 2009(01)

博士论文
[1]复合固体推进剂细观损伤机理及本构模型研究[D]. 韩龙.南京理工大学 2017



本文编号：3372437