隨著固體火箭武器戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)要求的不斷提高,固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)開始向著高裝填密度、大肉厚、大長(zhǎng)徑比、高固體含量推進(jìn)劑裝藥的方向發(fā)展,且由于火箭增程炮彈、炮射導(dǎo)彈等武器先后裝備及彈射技術(shù)廣泛應(yīng)用,使得沖擊載荷下固體推進(jìn)劑裝藥結(jié)構(gòu)完整性問題變得突出。固體推進(jìn)劑在生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和發(fā)射過程會(huì)承受-50℃～+60℃環(huán)境溫度的變化,因此同時(shí)考慮固體推進(jìn)劑不同溫度和不同應(yīng)變率下力學(xué)特性對(duì)推進(jìn)劑裝藥結(jié)構(gòu)完整性分析顯得尤為重要。本文針對(duì)某改性雙基推進(jìn)劑(簡(jiǎn)稱改雙基)進(jìn)行力學(xué)特性研究,主要研究?jī)?nèi)容包含以下幾個(gè)方面:(1)針對(duì)改雙基的溫度相關(guān)性進(jìn)行-100℃～100℃交變載荷下動(dòng)態(tài)力學(xué)分析實(shí)驗(yàn),研究改雙基在玻璃態(tài)、粘彈態(tài)和橡膠態(tài)三種不同物態(tài)下力學(xué)特性。通過考慮改雙基松弛轉(zhuǎn)變溫度和瞬態(tài)模量的頻率相關(guān)性,建立改雙基寬泛溫度下存儲(chǔ)模量模型,該模型能較好描述不同頻率下改雙基玻璃態(tài)、粘彈態(tài)和橡膠態(tài)下存儲(chǔ)模量隨溫度變化規(guī)律。(2)利用材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行-40℃～60℃改雙基準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn),得到1.1×10-4S-1～5.5× 10-1s-1低應(yīng)變率下應(yīng)力-應(yīng)變曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改雙基壓縮破壞表現(xiàn)出最大剪應(yīng)力破壞特征,應(yīng)力-應(yīng)變曲...

【文章頁數(shù)】：167 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景、目的和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥結(jié)構(gòu)完整性研究概述
            1.2.1.1 固體推進(jìn)劑藥柱壽命周期中所受載荷
            1.2.1.2 固體推進(jìn)劑力學(xué)特性研究概述
        1.2.2 材料高應(yīng)變率力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)
            1.2.2.1 沖擊動(dòng)力學(xué)及率相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)
            1.2.2.2 SHPB實(shí)驗(yàn)理論及技術(shù)發(fā)展
        1.2.3 寬泛應(yīng)變率下本構(gòu)模型概述
            1.2.3.1 粘彈性本構(gòu)模型
            1.2.3.2 屈服應(yīng)力的溫度和應(yīng)變率相關(guān)性
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
2 改性雙基推進(jìn)劑的溫度相關(guān)性及動(dòng)態(tài)熱力分析
    2.1 高分子材料的溫度相關(guān)性及松弛轉(zhuǎn)變
    2.2 改性雙基推進(jìn)劑動(dòng)態(tài)熱力分析
        2.2.1 動(dòng)態(tài)力學(xué)特性與復(fù)模量
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)試件及實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    2.3 寬泛溫度下的存儲(chǔ)模量模型
        2.3.1 阿倫尼烏斯方程及T_β(f)的確定
        2.3.2 時(shí)溫等效原理及T_g(f)的確定
        2.3.3 T_f(f)的確定
        2.3.4 E_i的確定
    2.4 本章小結(jié)
3 改性雙基推進(jìn)劑準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)試件
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法及過程
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        3.3.1 應(yīng)變率對(duì)改雙基應(yīng)力-應(yīng)變曲線影響分析
        3.3.2 溫度對(duì)改雙基應(yīng)力-應(yīng)變曲線影響分析
        3.3.3 改雙基與聚合物和雙基推進(jìn)劑特性對(duì)比
    3.4 本章小結(jié)
4 改性雙基推進(jìn)劑高應(yīng)變率壓縮實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 SHPB實(shí)驗(yàn)中關(guān)鍵問題分析
        4.1.1 壓桿內(nèi)一維彈性應(yīng)力波傳播
        4.1.2 試件的應(yīng)力均勻性
            4.1.2.1 矩形入射波
            4.1.2.2 梯形入射波
        4.1.3 試件的恒應(yīng)變率變形及脈沖整形技術(shù)
    4.2 分離式霍普金森壓桿動(dòng)態(tài)校核
    4.3 改性雙基推進(jìn)劑SHPB試件及實(shí)驗(yàn)方法
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)試件尺寸設(shè)計(jì)
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)方法及過程
    4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性分析
        4.4.2 高應(yīng)變率下應(yīng)力-應(yīng)變曲線
        4.4.3 改雙基與聚合物和雙基推進(jìn)劑特性對(duì)比
    4.5 本章小結(jié)
5 寬泛應(yīng)變率和溫度下改性雙基推進(jìn)劑本構(gòu)模型
    5.1 寬泛應(yīng)變率和溫度下粘彈性本構(gòu)模型
        5.1.1 E₀參數(shù)的溫度相關(guān)性
        5.1.2 E₁參數(shù)的溫度和應(yīng)變率相關(guān)性
        5.1.3 τ₁參數(shù)的溫度和應(yīng)變率相關(guān)性
    5.2 寬泛應(yīng)變率和溫度下屈服應(yīng)力模型
        5.2.1 高分子材料屈服應(yīng)力定義
        5.2.2 改進(jìn)型Richeton協(xié)同熱活化模型
            5.2.2.1 玻璃化溫度以下改進(jìn)型Richeton模型
            5.2.2.2 玻璃化溫度以上改進(jìn)型Richeton模型
    5.3 模型結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
    5.4 本章小結(jié)
6 改性雙基推進(jìn)劑本構(gòu)模型有限元數(shù)值應(yīng)用研究
    6.1 有限元方法理論
        6.1.1 更新的Lagrangian格式控制方程
        6.1.2 更新Lagrangian方程的弱形式
        6.1.3 弱形式的有限元離散
        6.1.4 有限元離散方程組的顯式求解
    6.2 改雙基粘彈性本構(gòu)模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn)
        6.2.1 改雙基本構(gòu)模型的三維形式
        6.2.2 改雙基三維本構(gòu)方程的增量形式
        6.2.3 改雙基本構(gòu)模型VUMAT子程序
    6.3 本構(gòu)模型的有限元驗(yàn)證
        6.3.1 準(zhǔn)靜態(tài)下等速率單軸壓縮實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        6.3.2 沖擊載荷下動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.4 改雙基星孔裝藥點(diǎn)火沖擊載荷下有限元仿真
        6.4.1 有限元仿真模型的建立
        6.4.2 仿真結(jié)果分析
            6.4.2.1 典型仿真結(jié)果分析
            6.4.2.2 不同點(diǎn)火壓力影響分析
            6.4.2.3 不同溫度影響分析
    6.5 本章總結(jié)
7 全文總結(jié)
    7.1 工作總結(jié)
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 未來展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄A: SHPB實(shí)驗(yàn)matlab數(shù)據(jù)處理程序
附錄B: 改雙基VUMAT子程序
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
    一、發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
    二、參與項(xiàng)目及課題研究



本文編號(hào)：3752335