丁羟推进剂/衬层Ⅱ型界面断裂研究
发布时间：2021-12-02 10:00
在贴壁浇注的复合固体火箭发动机中,推进剂和衬层界面的脱粘破坏会降低火箭发动机工作的稳定性和有效性,是结构完整性破坏的主要原因。据NASA统计,一个世纪以来的发动机事故之中有近1/3是由于界面脱粘引起的。在发动机点燃及加速飞行时,由于惯性作用,加上飞行中的高速转动,界面层的剪切作用愈加明显。本文以丁羟（HTPB）复合推进剂/衬层界面为研究对象,采用实验与理论相结合的方法,对发动机内推进剂和衬层界面的剪切（Ⅱ型）界面断裂特性进行研究。（1）内聚力模型中损伤变量影响分析。首先引入双线型内聚力模型和指数型内聚力模型。针对HTPB推进剂材料和衬层材料的力学特性,设计了一种改进单搭接层叠试件,介绍了实验准备、试件制备与实验器材等内容。采用改进单搭接试件进行剪切实验,获取HTPB推进剂/衬层界面Ⅱ型断裂参数,继而研究内聚力模型中的损伤变量对牵引法则形式的影响,通过多种模型对试件进行数值研究并进行分析比较,为使模型更加符合实验中的演化形式,在此基础上建立了一种基于损伤变量的自定义内聚力模型。结果表明,改进的单搭接试件能够测定柔韧粘接件间的Ⅱ型界面断裂参数,采用实验直接获取的参数,该自定义内聚力模型能够...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工程粘结形式
非Ａ点处的ｃＴｙ为０，否则应力不连续性遍存在。显然这种况是不合质假设的。Ｗｉｌｌｉａｍｓ［２９］指出，当裂纹角度小于１８０°，以及图１．５?Ｂ所示的这种Ｈ角，即??便没有自由表面，仍旧存有应力不连续性。需要引入断裂力学方法进行研宄。按照时间??顺序，本节将分别介绍线弹性断裂力学，弹塑性断裂力学，扩展有限元方法和损伤力学??方法。这些方法对于近代界面断裂力学的进步和成熟的界面模型的构建方法的提出都起??
虚拟裂纹闭合法（ＶＣＣＴ）是另一种应用比较广泛的裂纹数值研宄方法，该方法假??设裂纹扩展时释放的能量也是产生裂纹所需要做的功。当应变能释放率达到断裂朝性的??时候，断裂位置的节点幵始分幵，以此表达裂纹的扩展，可参看图１．８。ＶＣＣＴ在通过??节点力和节点位移计算能量释放率，也就是裂纹展开所需要的功，每个节点分开所需要??的功的总和即为总能量释放率，一旦达到总能量释放率，裂纹开始扩展。应变能释放率??可以通过ＶＣＣＴ方法计算获得，并且与网格几何条件无关，但在ＶＣＣＴ方法中相位角??是网格相关的［３２】，为解决这个问题，Ｓｕｎ和（５丨３１１［３３］推演出了准确的应力强度因子Ｋｉ和??Ｋ？，非摆动能量释放率Ｇ丨与Ｇ丨Ｉ，将这些参数应用于断裂准则中，研究界面裂纹的扩展??规律。这个方法的缺点是它假设了沿着裂纹方向的节点具有相同的节点力，不能研究短??裂纹的萌生与扩展。这个方法和Ｊ积分一样，应用于有限元分析时存有相同的缺点，即??
【参考文献】：
期刊论文
[1]固体火箭发动机衬层与药柱脱粘高能X射线检测技术[J]. 郑伟,邓安华,刘云峰,刘荣臻. 海军航空工程学院学报. 2014(04)
[2]黏接界面试件拉伸变形破坏过程的数字散斑相关方法分析[J]. 姜爱民,李高春,郭宇,邱欣,王玉峰. 航空动力学报. 2014(05)
[3]固体火箭发动机部件的损伤探测[J]. 陈怡,喻湘凤. 无损检测. 2014(03)
[4]固体火箭发动机粘接界面湿热老化实验[J]. 张晓军,常新龙. 推进技术. 2013(04)
[5]HTPB推进剂粘聚断裂研究[J]. 韩波,鞠玉涛,周长省. 固体火箭技术. 2013(01)
[6]固体火箭发动机粘接界面湿热老化与寿命评估[J]. 张晓军,常新龙,陈顺祥,范世锋. 固体火箭技术. 2013(01)
[7]固体推进剂/衬层界面裂纹的界面层模型有限元分析[J]. 邸克,杨月诚,张昆鹏. 固体火箭技术. 2012(06)
[8]固体装药结构界面应力分析[J]. 郑晓亚,柳青,王卫祥. 航空动力学报. 2012(08)
[9]固体推进剂/衬层界面脱粘裂纹的三区域界面层模型[J]. 邸克,杨月诚. 推进技术. 2012(04)
[10]HTPB推进剂中增塑剂扩散系数计算[J]. 李红霞,强洪夫,李新其,王洪伟. 固体火箭技术. 2012(03)
博士论文
[1]复合推进剂热粘弹性本构模型实验及数值仿真研究[D]. 许进升.南京理工大学 2013
[2]粘弹性界面断裂与固体火箭发动机界面脱粘研究[D]. 刘甫.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]复杂载荷下固体火箭发动机装药应力释放槽优化设计[D]. 彭超.南京理工大学 2014
本文编号：3528211
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工程粘结形式
非Ａ点处的ｃＴｙ为０，否则应力不连续性遍存在。显然这种况是不合质假设的。Ｗｉｌｌｉａｍｓ［２９］指出，当裂纹角度小于１８０°，以及图１．５?Ｂ所示的这种Ｈ角，即??便没有自由表面，仍旧存有应力不连续性。需要引入断裂力学方法进行研宄。按照时间??顺序，本节将分别介绍线弹性断裂力学，弹塑性断裂力学，扩展有限元方法和损伤力学??方法。这些方法对于近代界面断裂力学的进步和成熟的界面模型的构建方法的提出都起??
虚拟裂纹闭合法（ＶＣＣＴ）是另一种应用比较广泛的裂纹数值研宄方法，该方法假??设裂纹扩展时释放的能量也是产生裂纹所需要做的功。当应变能释放率达到断裂朝性的??时候，断裂位置的节点幵始分幵，以此表达裂纹的扩展，可参看图１．８。ＶＣＣＴ在通过??节点力和节点位移计算能量释放率，也就是裂纹展开所需要的功，每个节点分开所需要??的功的总和即为总能量释放率，一旦达到总能量释放率，裂纹开始扩展。应变能释放率??可以通过ＶＣＣＴ方法计算获得，并且与网格几何条件无关，但在ＶＣＣＴ方法中相位角??是网格相关的［３２】，为解决这个问题，Ｓｕｎ和（５丨３１１［３３］推演出了准确的应力强度因子Ｋｉ和??Ｋ？，非摆动能量释放率Ｇ丨与Ｇ丨Ｉ，将这些参数应用于断裂准则中，研究界面裂纹的扩展??规律。这个方法的缺点是它假设了沿着裂纹方向的节点具有相同的节点力，不能研究短??裂纹的萌生与扩展。这个方法和Ｊ积分一样，应用于有限元分析时存有相同的缺点，即??
【参考文献】：
期刊论文
[1]固体火箭发动机衬层与药柱脱粘高能X射线检测技术[J]. 郑伟,邓安华,刘云峰,刘荣臻. 海军航空工程学院学报. 2014(04)
[2]黏接界面试件拉伸变形破坏过程的数字散斑相关方法分析[J]. 姜爱民,李高春,郭宇,邱欣,王玉峰. 航空动力学报. 2014(05)
[3]固体火箭发动机部件的损伤探测[J]. 陈怡,喻湘凤. 无损检测. 2014(03)
[4]固体火箭发动机粘接界面湿热老化实验[J]. 张晓军,常新龙. 推进技术. 2013(04)
[5]HTPB推进剂粘聚断裂研究[J]. 韩波,鞠玉涛,周长省. 固体火箭技术. 2013(01)
[6]固体火箭发动机粘接界面湿热老化与寿命评估[J]. 张晓军,常新龙,陈顺祥,范世锋. 固体火箭技术. 2013(01)
[7]固体推进剂/衬层界面裂纹的界面层模型有限元分析[J]. 邸克,杨月诚,张昆鹏. 固体火箭技术. 2012(06)
[8]固体装药结构界面应力分析[J]. 郑晓亚,柳青,王卫祥. 航空动力学报. 2012(08)
[9]固体推进剂/衬层界面脱粘裂纹的三区域界面层模型[J]. 邸克,杨月诚. 推进技术. 2012(04)
[10]HTPB推进剂中增塑剂扩散系数计算[J]. 李红霞,强洪夫,李新其,王洪伟. 固体火箭技术. 2012(03)
博士论文
[1]复合推进剂热粘弹性本构模型实验及数值仿真研究[D]. 许进升.南京理工大学 2013
[2]粘弹性界面断裂与固体火箭发动机界面脱粘研究[D]. 刘甫.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]复杂载荷下固体火箭发动机装药应力释放槽优化设计[D]. 彭超.南京理工大学 2014
本文编号：3528211
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