基于內(nèi)聚力法則的高能硝酸酯增塑聚醚推進(jìn)劑開裂過程細(xì)觀模型
發(fā)布時(shí)間：2021-08-30 08:24
為從細(xì)觀角度研究高能硝酸酯增塑聚醚（NEPE）推進(jìn)劑的破壞機(jī)理,采用分子動(dòng)力學(xué)算法生成細(xì)觀顆粒填充模型,利用Python腳本語(yǔ)言在顆粒與基體界面及基體內(nèi)部嵌入零厚度粘結(jié)單元。針對(duì)NEPE推進(jìn)劑延展性失效特點(diǎn),基于多項(xiàng)式內(nèi)聚力法則建立一種多項(xiàng)式-梯形內(nèi)聚力法則,并進(jìn)行子程序VUMAT開發(fā)。對(duì)比考慮顆粒與基體界面脫濕及基體失效的數(shù)值模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),NEPE推進(jìn)劑顆粒與基體界面脫濕引起基體內(nèi)部形成孔洞,孔洞周圍形成的高應(yīng)力區(qū)是導(dǎo)致推進(jìn)劑開裂的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得知,多項(xiàng)式-梯形內(nèi)聚力法則較雙線性內(nèi)聚力法則和多項(xiàng)式內(nèi)聚力法則能更準(zhǔn)確地描述推進(jìn)劑的失效過程。
【文章來源】：兵工學(xué)報(bào). 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)
【部分圖文】：
NEPE固體推進(jìn)劑顆粒粒徑分布
根據(jù)文獻(xiàn)[13]得知，當(dāng)代表性體積單元的尺寸為最大粒徑尺寸的3～5倍時(shí)，則認(rèn)為代表性體積單元有效。因此，本文根據(jù)圖1填充顆粒粒徑分布規(guī)律得到推進(jìn)劑細(xì)觀顆粒模型的代表性體積單元，如圖2所示，其尺寸為1 000μm×1 000μm．由于Al粉顆粒的粒徑小且數(shù)量多，若直接對(duì)該模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，將會(huì)降低網(wǎng)格質(zhì)量并影響計(jì)算結(jié)果的收斂性。文獻(xiàn)[14]通過實(shí)驗(yàn)證明，Al顆粒作為加速?gòu)?fù)合推進(jìn)劑熱分解的添加劑，不會(huì)引起顆粒與基體界面脫濕。因此采用Mori-Tanaka解析法[15]將Al顆粒對(duì)推進(jìn)劑力學(xué)性能的影響等效到基體中，在計(jì)算時(shí)只考慮AP顆粒的影響。材料參數(shù)如表2所示。1.2 粘結(jié)單元
2)遍歷整個(gè)模型集合，劃分顆粒單元與基體單元的公共節(jié)點(diǎn)及基體單元內(nèi)部公共節(jié)點(diǎn)，并建立新的單元集合。如圖3(a)所示，深色部分為AP顆粒單元，淺色部分為基體單元。3)將所有公共節(jié)點(diǎn)拆分并重新編號(hào)，保留新舊節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖3(b)所示，節(jié)點(diǎn)4被拆分為節(jié)點(diǎn)4和節(jié)點(diǎn)13，節(jié)點(diǎn)6被拆分為節(jié)點(diǎn)7和節(jié)點(diǎn)10.
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于微CT技術(shù)的丁羥推進(jìn)劑脫濕定量表征方法研究[J]. 劉新國(guó),劉佩進(jìn),強(qiáng)洪夫,張勇. 推進(jìn)技術(shù). 2019(05)
[2]GAP復(fù)合固體推進(jìn)劑細(xì)觀結(jié)構(gòu)演變特性[J]. 周水平,唐根,龐愛民,吳芳,徐海元,宋會(huì)彬. 固體火箭技術(shù). 2018(05)
[3]基于高速數(shù)字圖像相關(guān)法的疲勞裂紋尖端位移應(yīng)變場(chǎng)變化規(guī)律研究[J]. 高紅俐,劉歡,齊子誠(chéng),劉輝,鄭歡斌. 兵工學(xué)報(bào). 2015(09)
[4]基于Hooke-Jeeves算法的撓性粘接件的高效內(nèi)聚反演分析[J]. 周清春,鞠玉濤,周長(zhǎng)省. 工程力學(xué). 2015(04)
[5]粘接界面彈塑性內(nèi)聚力模型子程序開發(fā)[J]. 張軍,賈宏,田陽(yáng). 鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2014(01)
[6]PZT薄膜界面分層破壞的內(nèi)聚力模擬[J]. 閆亞賓,尚福林. 中國(guó)科學(xué)（G輯:物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)）. 2009(07)
[7]NEPE推進(jìn)劑應(yīng)力分布的數(shù)值模擬及損傷破壞趨勢(shì)分析[J]. 陳煜,劉云飛,夏吉東,譚惠民. 含能材料. 2009(01)
博士論文
[1]復(fù)合固體推進(jìn)劑細(xì)觀損傷機(jī)理及本構(gòu)模型研究[D]. 韓龍.南京理工大學(xué) 2017
本文編號(hào)：3372437
【文章來源】：兵工學(xué)報(bào). 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)
【部分圖文】：
NEPE固體推進(jìn)劑顆粒粒徑分布
根據(jù)文獻(xiàn)[13]得知，當(dāng)代表性體積單元的尺寸為最大粒徑尺寸的3～5倍時(shí)，則認(rèn)為代表性體積單元有效。因此，本文根據(jù)圖1填充顆粒粒徑分布規(guī)律得到推進(jìn)劑細(xì)觀顆粒模型的代表性體積單元，如圖2所示，其尺寸為1 000μm×1 000μm．由于Al粉顆粒的粒徑小且數(shù)量多，若直接對(duì)該模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，將會(huì)降低網(wǎng)格質(zhì)量并影響計(jì)算結(jié)果的收斂性。文獻(xiàn)[14]通過實(shí)驗(yàn)證明，Al顆粒作為加速?gòu)?fù)合推進(jìn)劑熱分解的添加劑，不會(huì)引起顆粒與基體界面脫濕。因此采用Mori-Tanaka解析法[15]將Al顆粒對(duì)推進(jìn)劑力學(xué)性能的影響等效到基體中，在計(jì)算時(shí)只考慮AP顆粒的影響。材料參數(shù)如表2所示。1.2 粘結(jié)單元
2)遍歷整個(gè)模型集合，劃分顆粒單元與基體單元的公共節(jié)點(diǎn)及基體單元內(nèi)部公共節(jié)點(diǎn)，并建立新的單元集合。如圖3(a)所示，深色部分為AP顆粒單元，淺色部分為基體單元。3)將所有公共節(jié)點(diǎn)拆分并重新編號(hào)，保留新舊節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖3(b)所示，節(jié)點(diǎn)4被拆分為節(jié)點(diǎn)4和節(jié)點(diǎn)13，節(jié)點(diǎn)6被拆分為節(jié)點(diǎn)7和節(jié)點(diǎn)10.
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于微CT技術(shù)的丁羥推進(jìn)劑脫濕定量表征方法研究[J]. 劉新國(guó),劉佩進(jìn),強(qiáng)洪夫,張勇. 推進(jìn)技術(shù). 2019(05)
[2]GAP復(fù)合固體推進(jìn)劑細(xì)觀結(jié)構(gòu)演變特性[J]. 周水平,唐根,龐愛民,吳芳,徐海元,宋會(huì)彬. 固體火箭技術(shù). 2018(05)
[3]基于高速數(shù)字圖像相關(guān)法的疲勞裂紋尖端位移應(yīng)變場(chǎng)變化規(guī)律研究[J]. 高紅俐,劉歡,齊子誠(chéng),劉輝,鄭歡斌. 兵工學(xué)報(bào). 2015(09)
[4]基于Hooke-Jeeves算法的撓性粘接件的高效內(nèi)聚反演分析[J]. 周清春,鞠玉濤,周長(zhǎng)省. 工程力學(xué). 2015(04)
[5]粘接界面彈塑性內(nèi)聚力模型子程序開發(fā)[J]. 張軍,賈宏,田陽(yáng). 鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2014(01)
[6]PZT薄膜界面分層破壞的內(nèi)聚力模擬[J]. 閆亞賓,尚福林. 中國(guó)科學(xué)（G輯:物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)）. 2009(07)
[7]NEPE推進(jìn)劑應(yīng)力分布的數(shù)值模擬及損傷破壞趨勢(shì)分析[J]. 陳煜,劉云飛,夏吉東,譚惠民. 含能材料. 2009(01)
博士論文
[1]復(fù)合固體推進(jìn)劑細(xì)觀損傷機(jī)理及本構(gòu)模型研究[D]. 韓龍.南京理工大學(xué) 2017
本文編號(hào)：3372437
本文鏈接：http://www.sikaile.net/kejilunwen/hangkongsky/3372437.html
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