DNP基熔铸炸药的力学性能和失效准则

3,4-二硝基吡唑(3,4-dinitropyrazole,DNP)基熔铸炸药由于兼具高能量和高安全性,在含能材料领域具有广阔的应用前景,研究该炸药在不同应力状态下的力学性能和失效形式,将对其工程化提供理论和试验支撑。采用美国伊斯特朗(INSTRON)5965万能材料试验机、分离式霍普金森压杆对DNP基熔铸炸药典型配方进行准静态压缩力学性能、动态压缩力学性能以及准静态拉伸力学性能测试,分析添加剂(Cellulose Acetate Butyrate,CAB)含量、应变率等因素对力学性能的影响,研究DNP基熔铸炸药在准静态压缩、动态压缩和准静态巴西劈裂条件下的失效形式。研究结果表明:DNP基熔铸炸药的抗压强度整体随应变率的升高而增加;在准静态加载下,抗压强度随着添加剂含量的增加而降低,而在动态加载下则呈相反的变化趋势,当添加剂含量达到一定值时,熔铸炸药的抗拉强度显著提高;不同加载条件下DNP基熔铸炸药满足的强度失效准则不同,其中准静态压缩符合最大剪应力准则,动态压缩符合最大拉应变准则,巴西圆盘试验符合最大拉应力准则。

复合固体推进剂强度、损伤与断裂失效研究进展

从强度、损伤、断裂和跨尺度分析4个方面综述了复合固体推进剂失效的研究进展及发展方向,指出现有的强度特性研究载荷相对简单且参数确定方法不统一,多因素耦合影响下的强度失效准则研究不足;缺乏复杂应力动态加载下的细观结构全场实时分析手段,损伤失效判据不够精准;复合固体推进剂断裂力学行为研究的实验标准尚未建立,对动态加载下复合型裂纹尖端损伤形貌的分析表征不够充分,传统的断裂判据的适用性有待进一步验证;固体火箭发动机药柱结构失效破坏的跨尺度研究尚处于初步探索阶段,损伤跨尺度非线性演化机理、冲击载荷下的跨尺度突变机理以及损伤演化的随机性成为跨尺度研究的重点。最后对复合固体推进剂失效破坏的研究方向与发展趋势进行了展望,认为完善实验标准与动态多尺度观测技术、构建固体推进剂损伤失效全过程演化模型、建立考虑黏弹特性和内部损伤的复合型裂纹断裂判据、依据细观破坏机制建立考虑损伤-断裂-强度耦合作用的失效破坏模型是下一步研究的方向。附参考文献188篇。

机织物增强双层柔性复合材料拉伸异向性能及其失效准则

为进一步研究织物增强双层柔性复合材料的力学性能,对偏轴向试样的单向拉伸性能进行实验分析,研究了材料的拉伸破坏机制,并比较了2种强度失效准则下的预测值。结果表明:与机织物膜结构材料相比,该种材料表现出明显的拉伸异向性能;相对于Tsai-Hill强度失效准则,调和余弦级数强度失效准则可较好地适应各种破坏模式下失效强度的预测,且这种材料的拉伸性能指标之间表现出非同相特性。

LNG围护系统结构失效模式的有限元模拟

LNG运输船设计关键技术之一是液舱围护系统的结构安全设计。为了保证LNG液体的运输安全,需要特别关注围护系统的结构设计,其中对结构失效模式及其发生机理的研究具有很高参考价值。为了能够全面研究薄膜型液舱结构特性,采用基于有限元的数值模拟方法,针对在晃荡荷载下的结构响应,建立了一种简化的二维有限元模型。根据层式复合材料特点,分别选取对应的强度失效准则,分析结构的失效模式。数值分析结果显示,首层聚氨酯泡沫层在晃荡荷载作用下最先发生压溃破坏,在MARKⅢ型液舱设计中应该被重点关注;其他的结构失效模式依次为:次层聚氨酯泡沫层压溃失效、层合板剪切失效以及树脂绳压溃失效。采用数值模拟进行围护系统的截面失效模式分析,能够快速高效地指导LNG液舱结构设计,是在液舱设计领域新的应用尝试。