率相关HTPB推进剂/衬层界面Ⅱ型内聚力模型

采用实验与反演相结合的方法构建了端羟基聚丁二烯（HTPB）推进剂/衬层界面的率相关的内聚力模型.采用改进的单搭接试件完成了HTPB推进剂/衬层界面的断裂实验研究,采用内聚力单元方法对单搭接试件进行了数值研究,结合基于Hook-Jeeves优化算法的反演识别程序,获取了不同加载率下的界面断裂参数.由于界面断裂参数具有明显的率相关性,通过构建率相关的损伤函数,构建了基于双线性内聚力模型的率相关HTPB推进剂/衬层界面Ⅱ型内聚力模型.模型预测结果和实验结果的对比相关系数大于99%,说明本文所建立的率相关内聚力模型具有较高的准确性,能够准确描述加载率为5~200mm/min时推进剂/衬层界面的断裂性质.

推进剂/包覆层界面脱粘率相关特性研究

固体火箭发动机(SRM)装药包覆界面性能对发动机安全工作意义重大。为研究改性双基(CMDB)推进剂/三元乙丙(EPDM)包覆层界面在不同受载速率下的脱粘情况,采用双悬臂梁(DCB)试件对包覆粘接界面进行了界面脱粘性能试验研究,获取了脱粘界面扩展过程中的加载点载荷-位移曲线。同时,构建了界面率相关内聚力模型(CZM),并采用Hooke_Jeeves优化算法反演识别出相关模型参数。通过对比多阶段加载实验及仿真结果曲线验证了模型的可靠性,结果表明,二者变化趋势基本一致,最大误差小于15%,所得结论对固体火箭发动机装药界面脱粘研究具有一定参考价值。

脆性聚甲基丙烯酸甲酯板动态裂纹传播有限元模拟

开发了包含内聚力单元模型的用户材料子程序,嵌入商用有限元软件ABAQUS,采用显式求解模块模拟预加载的脆性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板中动态裂纹传播行为。在模拟过程中采用了刚性线性衰减的内聚力准则,分别考虑了率无关和率相关两种情况。模拟结果表明:在相同的预加载荷下,采用率无关内聚力模型计算的裂纹传播速度在绝大部分情况下大于实验测试值,只在高速时二者基本一致;采用率相关内聚力模型,所得到的模拟结果与实验结果基本吻合,这说明率相关内聚力模型可以反映快速裂纹传播时的裂纹尖端复杂率过程。