粘弹性材料界面结构在温度载荷下的断裂行为分析

发布时间：2025-04-01 00:04

　　推进剂结构中的裂纹问题一直是相关的研究重点，由于裂纹的存在而引起的安全问题是导弹可靠性分析的热点。但是关于界面裂纹的研究，国内才刚刚起步。本文针对衬层——推进剂之间的界面裂纹问题作了一系列的有限元研究计算。 本文首先大致介绍了粘弹性材料的基本理论和内聚力单元的本构模型，列举了一些国内外关于推进剂和界面材料的文献资料和研究进展。然后，针对推进剂系统界面不存在初始裂纹的情况，运用内聚力单元模拟界面的脱粘，分析了在以恒定速率降温的过程中，界面和推进剂的力学响应，计算出了界面处发生破坏时的临界降温温差。接着，根据文献中关于测量推进剂界面层J积分临界值的实验，建立了带弧度的原始模型和根据J积分实验试件而得到的矩形实验模型。依据J积分实验中的载荷条件和边界约束，计算了两组模型的J积分。根据J积分实验结果，修正了原始模型在不同温度下的J积分临界值，并将其拟合成线性函数。最后，对原始模型进行降温温度载荷的施加，辅以对称的边界约束，计算了含有不同长度裂纹的原始模型的J积分值。以J积分临界值的线性函数为参照，研究出与不同裂纹长度对应的裂纹扩展临界温度。根据以上分析，得到了一条线性函数，用于描述裂纹长度与...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源和背景
    1.2 国内外研究进展
    1.3 本文主要研究内容
        1.3.1 推进剂研究内容
        1.3.2 衬层 - 推进剂界面研究内容
    1.4 导弹发动机材料组成
第2章 理论基础
    2.1 粘弹性材料
        2.1.1 一维线性粘弹性本构方程
        2.1.2 三维线性粘弹性本构关系
        2.1.3 时间一温度等效原理和主曲线
    2.2 Cohesive单元
        2.2.1 Cohesive单元本构模型
        2.2.2 Cohesive单元的损伤模型
        2.2.3 Cohesive单元的损伤法则
        2.2.4 Cohesive单元的损伤扩展法则
        2.2.5 线性损伤扩展法则
    2.3 J 积分
        2.3.1 J 积分的定义
        2.3.2 J 积分的守恒性
        2.3.3 J 积分准则
第3章 温度载荷下的推进剂内聚力模型分析
    3.1 引言
    3.2 模型和载荷条件
        3.2.1 有限元模型
        3.2.2 边界条件和载荷
    3.3 计算结果
        3.3.1 界面层的变化
        3.3.2 推进剂的变化
    3.4 本章小结
第4章 原始模型与J积分实验模型的比较
    4.1 引言
    4.2 文献中J积分实验介绍
        4.2.1 实验原理
        4.2.2 实验试件和边界条件
    4.3 模型和载荷
    4.4 两组模型在温度 20℃条件下的裂纹 J 积分对比
        4.4.1 温度20℃条件下两组存在10mm双边裂纹的模型的对比
        4.4.2 温度20℃条件下两组存在15mm双边裂纹的模型的对比
        4.4.3 温度20℃条件下两组存在20mm双边裂纹的模型的对比
        4.4.4 温度20℃条件下两组存在25mm双边裂纹的模型的对比
        4.4.5 温度20 ℃条件下原始模型的裂纹 J 积分临界值
    4.5 两组模型在温度60℃条件下的裂纹 J 积分对比
        4.5.1 两组存在10mm双边裂纹的模型的对比
        4.5.2 两组存在15mm双边裂纹的模型的对比
        4.5.3 两组存在20mm双边裂纹的模型的对比
        4.5.4 两组存在25mm双边裂纹的模型的对比
        4.5.5 温度 60 ℃条件下原始模型的裂纹 J 积分临界值
    4.6 不同温度下的原始模型J积分临界值
    4.7 本章小结
第5章 推进剂系统界面裂纹的J积分
    5.1 引言
    5.2 模型与载荷分析
    5.3 结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：4038626