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Investigations of the mechanical response of dummy HTPB propellant grain under ultrahigh acceleration overload conditions using onboard flight-test measurements
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作者 Yiming Zhang Ningfei Wang +3 位作者 Weihua Ma Ran Wang Long Bai Yi Wu 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期473-484,共12页
In this paper,to study the mechanical responses of a solid propellant subjected to ultrahigh acceleration overload during the gun-launch process,specifically designed projectile flight tests with an onboard measuremen... In this paper,to study the mechanical responses of a solid propellant subjected to ultrahigh acceleration overload during the gun-launch process,specifically designed projectile flight tests with an onboard measurement system were performed.Two projectiles containing dummy HTPB propellant grains were successfully recovered after the flight tests with an ultrahigh acceleration overload value of 8100 g.The onboard-measured time-resolved axial displacement,contact stress and overload values were successfully obtained and analysed.Uniaxial compression tests of the dummy HTPB propellant used in the gunlaunched tests were carried out at low and intermediate strain rates to characterize the propellant's dynamic properties.A linear viscoelastic constitutive model was employed and applied in finite-element simulations of the projectile-launching process.During the launch process,the dummy propellant grain exhibited large deformation due to the high acceleration overload,possibly leading to friction between the motor case and propellant grain.The calculated contact stress showed good agreement with the experimental results,though discrepancies in the overall displacement of the dummy propellant grain were observed.The dynamic mechanical response process of the dummy propellant grain was analysed in detail.The results can be used to estimate the structural integrity of the analysed dummy propellant grain during the gun-launch process. 展开更多
关键词 Gun-launched flight test Dummy htpb propellant Onboard measurements Utrahigh overload Mechanical response
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Estimation of surface geometry on combustion characteristics of AP/HTPB propellant under rapid depressurization
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作者 Kaixuan Chen Zhenwei Ye +1 位作者 Xiaochun Xue Yonggang Yu 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期546-558,共13页
The 2D sandwich model serves as a potent tool in exploring the influence of surface geometry on the combustion attributes of Ammonium perchlorate/Hydroxyl-terminated polybutadiene(AP/HTPB)propellant under rapid pressu... The 2D sandwich model serves as a potent tool in exploring the influence of surface geometry on the combustion attributes of Ammonium perchlorate/Hydroxyl-terminated polybutadiene(AP/HTPB)propellant under rapid pressure decay.The thickness of the sandwich propellant is derived from slicing the 3D random particle packing,an approach that enables a more effective examination of the micro-flame structure.Comparative analysis of the predicted burning characteristics has been performed with experimental studies.The findings demonstrate a reasonable agreement,thereby validating the precision and soundness of the model.Based on the typical rapid depressurization environment of solid rocket motor(initial combustion pressure is 3 MPa and the maximum depressurization rate is 1000 MPa/s).A-type(a flatter surface),B-type(AP recesses from the combustion surface),and C-type(AP protrudes from the combustion surface)propellant combustion processes are numerically simulated.Upon comparison of the evolution of gas-phase flame between 0.1 and 1 ms,it is discerned that the flame strength and form created by the three sandwich models differ significantly at the beginning stage of depressurization,with the flame structures gradually becoming harmonized over time.Conclusions are drawn by comparison extinction times:the surface geometry plays a pivotal role in the combustion process,with AP protrusion favoring combustion the most. 展开更多
关键词 AP/htpb propellant BDP model Rapid pressure decay Burning surface geometry
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Synthesis of multifunctional additives for solid propellants:Structure,properties and mechanism
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作者 Pingan Zhang Lina Sun +1 位作者 Jianmin Yuan Jianru Deng 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期308-316,共9页
To simplify the composite propellant formulation and address the current issue of the single-functionality present in existing additives,the multi-cyano,amine-based polybutadiene(AEHTPB-CN)was prepared based on AEHTPB... To simplify the composite propellant formulation and address the current issue of the single-functionality present in existing additives,the multi-cyano,amine-based polybutadiene(AEHTPB-CN)was prepared based on AEHTPB by adopting appropriate synthesis strategies.By replacing 10% of HTPB binder in the propellant formulation,it can effectively enhance the interfacial bond strength between the propellant binder matrix and solid fillers(AP(ammonium perchlorate)and RDX(cyclotrimethylene-trinitramine)),the mechanical properties of the HTPB/AP/RDX/Al propellant were superior to blank control propellant with an improvement of 35.4% in tensile strength,62.0% enhancement in elongation at break,and reduce the propellant burn rate by 10.7% with any energy loss.The function mechanism of AEHTPB-CN was systematically elucidated through experiments and computer simulation techniques.The results show that the tertiary amine group in AEHTPB-CN can react with AP to form ammonium ionic bonds,and the hydroxyl and cyano groups can form hydrogen bonding interactions with AP,which enables AEHTPB-CN to be firmly adsorbed on the AP surface through chemical and physical interactions.For RDX,the interfacial bonding effect of AEHTPB-CN is attributed to their ability to form C-H···N≡C weak hydrogen bonding interaction between the cyano group and RDX methylene group. 展开更多
关键词 Hydroxyl-terminated polybutadiene(htpb) htpb propellant Chemical modification Bonding agent MECHANISM
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The regulation of ferrocene-based catalysts on heat transfer in highpressure combustion of ammonium perchlorate/hydroxyl-terminated polybutadiene/aluminum composite propellants
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作者 Jinchao Han Songqi Hu Linlin Liu 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第5期174-186,共13页
The regulation of the burning rate pressure exponent for the ammonium perchlorate/hydroxylterminated polybutadiene/aluminum(AP/HTPB/Al)composite propellants under high pressures is a crucial step for its application i... The regulation of the burning rate pressure exponent for the ammonium perchlorate/hydroxylterminated polybutadiene/aluminum(AP/HTPB/Al)composite propellants under high pressures is a crucial step for its application in high-pressure solid rocket motors.In this work,the combustion characteristics of AP/HTPB/Al composite propellants containing ferrocene-based catalysts were investigated,including the burning rate,thermal behavior,the local heat transfer,and temperature profile in the range of 7-28 MPa.The results showed that the exponent breaks were still observed in the propellants after the addition of positive catalysts(Ce-Fc-MOF),the burning rate inhibitor((Ferrocenylmethyl)trimethylammonium bromide,Fc Br)and the mixture of Fc Br/catocene(GFP).However,the characteristic pressure has increased,and the exponent decreased from 1.14 to 0.66,0.55,and 0.48 when the addition of Ce-FcMOF,Fc Br and Fc Br/GFP in the propellants.In addition,the temperature in the first decomposition stage was increased by 7.50℃ and 11.40℃ for the AP/Fc Br mixture and the AP/Fc Br/GFP mixture,respectively,compared to the pure AP.On the other hand,the temperature in the second decomposition stage decreased by 48.30℃ and 81.70℃ for AP/Fc Br and AP/Fc Br/GFP mixtures,respectively.It was also found that Fc Br might generate ammonia to cover the AP surface.In this case,a reaction between the methyl in Fc Br and perchloric acid caused more ammonia to appear at the AP surface,resulting in the suppression of ammonia desorption.In addition,the coarse AP particles on the quenched surface were of a concave shape relative to the binder matrix under low and high pressures when the catalysts were added.In the process,the decline at the AP/HTPB interface was only exhibited in the propellant with the addition of Ce-Fc-MOF.The ratio of the gas-phase temperature gradient of the propellants containing catalysts was reduced significantly below and above the characteristic pressure,rather than 3.6 times of the difference in the blank propellant.Overall,the obtained results demonstrated that the pressure exponent could be effectively regulated and controlled by adjusting the propellant local heat and mass transfer under high and low pressures. 展开更多
关键词 AP/htpb/Al propellants Heat transfer High-pressure combustion Ferrocene-based catalysts Pressure exponent
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Experimental study on thermal decomposition kinetics of natural ageing AP/HTPB base bleed composite propellant 被引量:5
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作者 Ling-ke Zhang Xiang-yang Zheng 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第5期422-425,共4页
The kinetics of the thermal decomposition for a naturally ageing ammonium perchlorate(AP) and hydroxyl-terminated-polybutadiene(HTPB) base bleed composite propellant were investigated using a differential scanning cal... The kinetics of the thermal decomposition for a naturally ageing ammonium perchlorate(AP) and hydroxyl-terminated-polybutadiene(HTPB) base bleed composite propellant were investigated using a differential scanning calorimetry(DSC). The naturally ageing AP/HTPB base bleed propellant samples have been stored in a sealed plastic bag at room temperature(5-25 ℃) for more than 20 years. The experimental DSC results were obtained by placing samples(each about 1.5 mg) in a sealed pan under non-isothermal condition under different heating rates, 5.0, 10.0, 15.0, 20.0 and 30.0 ℃·min^(-1). The activation energy and pre-exponential factor were estimated based on the relationship between the exothermic peak temperature and the heating rate by Ozawa and Kissinger methods, respectively. The decomposition kinetic parameters is lower the values under laboratorial aging condition. 展开更多
关键词 Base bleed technology AP/htpb composite propellant NATURAL ageing DECOMPOSITION KINETICS DSC EXPERIMENT
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HTPB推进剂热力耦合加速老化细观损伤机理分析
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作者 曾毅 黄薇 +3 位作者 陈家兴 许进升 陈雄 武锐 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期162-174,共13页
为了深入探究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂在热力耦合作用下的细观损伤机理,采用了试验表征和理论分析相结合的方法。具体而言,对在不同环境温度(50,70℃和90℃)及不同加载次数下的HTPB推进剂进行了细观层面分析。在50℃下,分别进行了约3... 为了深入探究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂在热力耦合作用下的细观损伤机理,采用了试验表征和理论分析相结合的方法。具体而言,对在不同环境温度(50,70℃和90℃)及不同加载次数下的HTPB推进剂进行了细观层面分析。在50℃下,分别进行了约3000次和10800次加载;在70℃下,分别进行了约1800,3600次和7030次加载;而在90℃下,则进行了约1800次加载。研究发现:在热力耦合加速老化作用下,HTPB推进剂的细观损伤比单一因素老化更为显著。其细观损伤机理主要涉及两方面:一是由于基体热降解,基体自身的承载性能及其与颗粒间的粘接强度均有所下降,进而导致颗粒“脱湿”;二是颗粒的“脱湿”现象反过来进一步加剧了基体的热降解。这种相互作用使得细观损伤更加严重。研究还发现,随着老化温度的增加,细观损伤的程度会加剧,但温度过高将改变老化过程的细观损伤机理。此外,研究指出,在其他条件不变的前提下,合理选择终止加载次数对于判断HTPB推进剂是否发生显著细观损伤至关重要。本研究中,当50℃和70℃下的加载次数比(N/N_(End))分别超过0.281和0.330时,HTPB推进剂会产生显著的细观损伤。 展开更多
关键词 htpb推进剂 热力耦合加速老化 细观形貌 细观损伤机理
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HTPB/Al/AP/RDX推进剂初始燃烧的分子模拟
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作者 初庆钊 付小龙 +2 位作者 郑学明 刘金龙 陈东平 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期254-261,I0005,共9页
针对一种四组元HTPB推进剂(HTPB/Al/AP/RDX)关键组分,基于第一性原理计算的数据集,使用深度神经网络模型开发了一个机器学习势函数;基于新开发的势函数,建立了四组元HTPB推进剂燃面模型,并进行了大规模的分子动力学模拟计算,对推进剂燃... 针对一种四组元HTPB推进剂(HTPB/Al/AP/RDX)关键组分,基于第一性原理计算的数据集,使用深度神经网络模型开发了一个机器学习势函数;基于新开发的势函数,建立了四组元HTPB推进剂燃面模型,并进行了大规模的分子动力学模拟计算,对推进剂燃烧时的微观结构、温度、反应组分的时空演化进行了系统统计分析。结果表明,新开发的势函数能够准确描述推进剂组分单质及两两之间界面的能量和受力特性,是一个高精度、高效率的机器学习势函数;燃面模型实现了对推进剂燃烧过程中的AP、RDX、HTPB热解过程精准模拟,阐明了扩散火焰的形成机理以及铝粉从燃面剥离等微观过程,揭示了其中的各组分界面相互作用机制。表明分子动力学模拟能够在原子尺度上实现时间分辨的三维重建,进而获得推进剂燃烧的微观机理,可为固体推进剂的理论研究提供了新的工具。 展开更多
关键词 物理化学 htpb推进剂 燃烧性能 机器学习势函数 分子动力学 神经网络模型
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基于分数阶三参数模型的HTPB推进剂粘弹性力学响应分析
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作者 梁渊哲 任全彬 +2 位作者 何高让 郜婕 王新彤 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期173-180,共8页
为拓展分数阶粘弹性模型在端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂中的应用,研究分数阶粘弹性模型预示推进剂频域下的动态模量变化。推导了三维下的分数阶三参数模型,并结合Grünwald-Letnikov定义编写UMAT子程序。为标定本构参数,推导了带有... 为拓展分数阶粘弹性模型在端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂中的应用,研究分数阶粘弹性模型预示推进剂频域下的动态模量变化。推导了三维下的分数阶三参数模型,并结合Grünwald-Letnikov定义编写UMAT子程序。为标定本构参数,推导了带有预加载的蠕变、松弛响应的解析解,并采用遗传算法分别标定了0.4 MPa和0.6 MPa应力下蠕变实验以及10%和30%应变下松弛实验的本构参数。计算得到的有限元数值与解析解、解析解与实验值的时程相对误差均小于5%。采用分数阶三参数模型动态模量对-5、25、60℃下的动态力学实验(DMA)结果进行拟合得到本构参数,动态模量与实验结果误差小于2%,同时随着温度升高,本构参数均减小,体现出HTPB推进剂升温软化现象。结果表明,分数阶三参数模型能精确地描述不同温度下多种频率的HTPB推进剂模量变化,结合二次开发本构,可为后续HTPB推进剂复杂边界下的力学响应的研究提供材料本构模型。 展开更多
关键词 htpb推进剂 DMA实验 ABAQUS二次开发 分数阶三参数模型 遗传算法 复模量
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宽温域宽应变率下丁羟四组元HTPB推进剂单轴压缩力学行为
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作者 王冉 武毅 +2 位作者 白龙 张益铭 王宁飞 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期183-192,共10页
为研究丁羟四组元端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂在宽温域宽应变率下的单轴压缩力学行为,基于万能材料试验机、高速液压伺服试验机、分离式霍普金森压杆,结合可程式恒温恒湿试验机等温控手段,开展了宽温域宽应变率下的推进剂单轴压缩力学... 为研究丁羟四组元端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂在宽温域宽应变率下的单轴压缩力学行为,基于万能材料试验机、高速液压伺服试验机、分离式霍普金森压杆,结合可程式恒温恒湿试验机等温控手段,开展了宽温域宽应变率下的推进剂单轴压缩力学性能实验,获取了-40,-25,-10,20,50℃5个温度下10-4~103 s-1应变率的丁羟四组元HTPB推进剂的应力应变曲线,并建立了HTPB推进剂的分段式单轴压缩率温本构关系。结果表明,HTPB推进剂的力学响应存在显著的率温相关性,在任意应变率下其力学响应都呈阶段性变化,即线弹性阶段⁃非线性屈服阶段⁃应变软化阶段或应变硬化阶段;且在高应变率下,非线性屈服行为后的应变软化现象明显弱于低、中应变率。此外,高应变率时,随着温度的降低,应力应变曲线的变化速率逐渐减缓;而低、中应变率却恰恰相反,随着温度的降低,应力应变曲线的变化速率逐渐加快。HTPB推进剂的力学强度随着温度的降低显著增大,温度从50℃降低至-40℃时,HTPB推进剂试件在宽应变率作用下的最大应力从2.2~8.8 MPa增长至约11~22 MPa。同时基于实验数据构建了分段式率温本构关系,发现其在温度较高时拟合效果更好,能够较好地预测HTPB推进剂的力学行为。 展开更多
关键词 丁羟四组元htpb推进剂 宽温域 宽应变率 力学性能 单轴压缩本构关系
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Effects of Plasticizers,Antioxidants and Burning Rate Modifiers on Aging Performance of the HTPB/HMDI Composite Solid Propellant
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作者 Ahmed M Enew Ehab Abadir +1 位作者 Sahar Elmarsafy Karim K Elsharkawy 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期21-27,90,共8页
The effects of plasticizers,antioxidants and burning rate modifiers on the aging performance of the composite solid propellant based on hydroxyl-terminated polybutadiene(HTPB)/hexamethylene diisocyanate(HMDI)were expl... The effects of plasticizers,antioxidants and burning rate modifiers on the aging performance of the composite solid propellant based on hydroxyl-terminated polybutadiene(HTPB)/hexamethylene diisocyanate(HMDI)were explored by apply-ing an accelerated aging program for 90 day at 70 ℃. The HTPB propellant matrix with the diisooctyl sebacate(DOS)as plasti-cizers and diisooctyl azelate(DOZ), antioxidants as N,N ′-Diphenyl-p-phenylenediamine(AO) and 2,2′-methylenebis(4-methyl-6-tert-butylphenol)(cyanox 2246)and burning rate modifiers as barium ferrite(BF),copper chromites(CC)and fer-ric oxide(FO)were varied. Results show that sample(S1)which based on DOS decreases the stress value and increases the strain value which considered to be an excellent start for aging program. Sample(S3)containing AO presents the higher resis-tance to oxidation showing the better performance that reflects on increasing the shelf life of the composite solid propellant mo-tor. Sample(S5)which based on BF enhances the ballistic performance among over the other tested two samples. The accelerat-ed aging program allowed us to estimate the motor in-service lifetime. 展开更多
关键词 polybutadiene(htpb)/hexamethylene diisocyanate(HMDI)composite solid propellant plasticizers ANTIOXIDANTS burning rate MODIFIERS aging program
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基于机器学习方法的HTPB推进剂力学性能预测研究
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作者 程一哲 王春光 +2 位作者 张恺宁 于蓓 王志军 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期54-59,共6页
固体推进剂中AP颗粒的级配不同会导致力学性能相差巨大,为了探究AP颗粒的粒度值和质量分数对端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂力学性能的影响规律,采用机器学习的方法对推进剂的力学性能进行仿真预测,降低了实验成本并提高了预测效率。首先,... 固体推进剂中AP颗粒的级配不同会导致力学性能相差巨大,为了探究AP颗粒的粒度值和质量分数对端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂力学性能的影响规律,采用机器学习的方法对推进剂的力学性能进行仿真预测,降低了实验成本并提高了预测效率。首先,对不同级配的HTPB推进剂进行拉伸试验,得到不同温度下抗拉强度和伸长率;其次,以拉伸试验结果为样本进行机器学习,分别构建了反向传播(Back Propagation,BP)神经网络、粒子群算法优化的反向传播(Particle Swarm Optimization Back Propagation,PSOBP)神经网络和遗传算法优化的反向传播(Genetic Algorithms Back Propagation,GABP)神经网络对推进剂的力学性能进行预测。结果表明,力学性能与颗粒级配的内在关系较为复杂,并非简单的线性关系。PSOBP和GABP可以用于预测不同级配下HTPB推进剂力学性能,并且GABP神经网络可以更好地预测推进剂的力学性能变化。 展开更多
关键词 固体推进剂 htpb 颗粒级配 机器学习 神经网络 力学性能
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HTPB推进剂装药工艺研究及力学性能预测
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作者 秦鹏举 侯晓 +4 位作者 张翔宇 程吉明 宋学宇 程书 杨琨 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期176-186,共11页
固体发动机药柱成型过程中,制造工艺对推进剂力学性能有很大影响,通过对130组推进剂装药工艺参数及其力学性能研究,确定了装药过程的工艺参数波动情况;基于多元线性回归分析方法,获得了影响推进剂力学性能的关键工艺参数;以关键工艺参... 固体发动机药柱成型过程中,制造工艺对推进剂力学性能有很大影响,通过对130组推进剂装药工艺参数及其力学性能研究,确定了装药过程的工艺参数波动情况;基于多元线性回归分析方法,获得了影响推进剂力学性能的关键工艺参数;以关键工艺参数为输入,建立了BP神经网络并对推进剂的力学性能进行预测。研究结果表明,16个工艺参数对推进剂力学性能有不同程度的影响,其中固化参数、混合时间、混合温度、硫化时间、混合物相对湿度、混合压强等6个关键工艺参数对推进剂常温的力学性能有显著影响;以关键工艺参数及对应推进剂力学性能为依据,建立BP神经网络能够准确地对推进剂的力学性能进行预测,最大抗拉强度的平均误差为4.08%,最大伸长率的平均误差为3.54%。 展开更多
关键词 htpb推进剂 力学性能 关键工艺 神经网络 性能预测
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基于原位拉伸的HTPB推进剂多尺度损伤演化分析
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作者 李永强 李高春 林明亮 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期124-132,共9页
作为由填料和基体混合而成的复合材料,端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂的损伤主要涉及颗粒的破碎、基体的断裂以及粘结界面层的脱粘,为进一步探究其在外载作用下结构损伤和力学性能的演变,通过微CT、高速CCD相机,以及全原子分子动力学模拟,... 作为由填料和基体混合而成的复合材料,端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂的损伤主要涉及颗粒的破碎、基体的断裂以及粘结界面层的脱粘,为进一步探究其在外载作用下结构损伤和力学性能的演变,通过微CT、高速CCD相机,以及全原子分子动力学模拟,实现原位加载下推进剂多尺度损伤分析。结果表明,推进剂典型损伤过程起始于粘结界面层破坏,扩展于脱粘孔隙的增长,演化于孔隙的合并,加速于局部大变形的汇集,终止于基体的断裂;界面结合能和应力集中程度使得大粒径高氯酸铵(AP)颗粒最先脱粘,且孔隙率与应变呈现类指数函数关系;微观界面层牵引⁃分离曲线符合指数型内聚力模型,微观空隙的萌生与扩展破坏了其内聚性,而分子间距则影响了应力的演变。 展开更多
关键词 宏细观结构 数字图像处理 分子动力学 htpb推进剂 力学性能
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HTPB固体推进剂落锤撞击试验及点火响应模拟
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作者 袁俊明 刘家尧 +3 位作者 周翰鹏 黄思凡 刘艳 孙虎 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期15-22,共8页
HTPB复合固体推进剂在低幅值长脉冲压力作用下可能发生意外点火,进而发展成燃烧或爆轰导致严重后果。为研究HTPB复合固体推进剂药片在撞击作用下的受力状态及点火机制,建立了卡斯特落锤仪的冲击力测试系统,并获得了落锤撞击作用下推进... HTPB复合固体推进剂在低幅值长脉冲压力作用下可能发生意外点火,进而发展成燃烧或爆轰导致严重后果。为研究HTPB复合固体推进剂药片在撞击作用下的受力状态及点火机制,建立了卡斯特落锤仪的冲击力测试系统,并获得了落锤撞击作用下推进剂药片特性落高值及其不同高度时药片的落锤冲击力载荷曲线。基于落锤撞击测试装置建模,开展推进剂药片的落锤撞击点火试验数值模拟。研究结果表明,药片在2 kg落锤下的特性落高值H50为29.5 cm,药片表面受到冲击力峰值36.9 kN及作用时间0.40 ms;数值模拟结果显示,药片发生点火的特性落高在28~30 cm之间,与试验结果相吻合;药片受到落锤冲击发生径向变形,且表面局部应力集中,同时HTPB粘结剂发生塑性流动及摩擦,导致药片局部点高温,直至诱发AP颗粒热分解发生点火响应;模拟计算得到了2 kg落锤撞击药片点火的压力峰值470.9 MPa,点火时间约为0.30 ms。 展开更多
关键词 htpb固体推进剂 低速冲击 落锤撞击 点火响应 数值模拟
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高频空化冲击作用下HTPB固体推进剂的细观损伤机制
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作者 赵蒙 刘博 +3 位作者 周文君 张有智 慕晓刚 王煊军 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期354-364,共11页
为研究高频空化冲击作用下的HTPB复合固体推进剂热力耦合行为及细观损伤机制,提出一种考虑颗粒/基体间实际界面相的三维全级配HTPB固体推进剂细观模型构筑方法,区别于在颗粒/基体界面间嵌入虚拟内聚力界面单元的传统细观模型,进一步建... 为研究高频空化冲击作用下的HTPB复合固体推进剂热力耦合行为及细观损伤机制,提出一种考虑颗粒/基体间实际界面相的三维全级配HTPB固体推进剂细观模型构筑方法,区别于在颗粒/基体界面间嵌入虚拟内聚力界面单元的传统细观模型,进一步建立起空化微射流冲击作用下的固体推进剂热力耦合细观力学模型,分析了细观尺度上的固体推进剂破碎规律、损伤行为、局部应力应变和温度分布情况。结果表明,空化微射流作用在AP颗粒上后,导致AP颗粒直接破裂,随着冲击程度的增加,AP颗粒与HTPB基体间界面层受到冲击作用而破裂;固体推进剂在空化微射流冲击后的最大应力值为34.27MPa、应变值为1.314;应力波传递过程由于受到AP颗粒、Al颗粒和界面相的阻碍作用而发生传递路径的改变;空化冲击固体推进剂过程的最大温度值由于断裂能、内能和摩擦能的逐渐累积而呈现出逐步增长的变化特征,且最大温度值为24.59℃,在距离空化微射流较远位置的固体推进剂由于传热系数较低而无明显温升。 展开更多
关键词 材料力学 htpb复合固体推进剂 空化冲击 绿色回收 全级配 细观损伤 界面相 FDP算法
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纳米CuCr_(2)O_(4)在HTPB复合推进剂中应用的安全性及燃烧机理
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作者 胥会祥 王璐 +7 位作者 兰治国 王瑛 郑启龙 徐司雨 党永战 邓重清 李吉祯 赵凤起 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期224-230,共7页
为提高纳米CuCr_(2)O_(4)(n-CuCr_(2)O_(4))燃烧效能,阐明其促进HTPB复合推进剂燃烧的机理,研究了n-CuCr_(2)O_(4)分散方法,探讨了n-CuCr_(2)O_(4)对复合推进剂安全性和燃烧性能的影响。结果表明,癸二酸二异辛酯(DOS)可使n-CuCr_(2)O_(4... 为提高纳米CuCr_(2)O_(4)(n-CuCr_(2)O_(4))燃烧效能,阐明其促进HTPB复合推进剂燃烧的机理,研究了n-CuCr_(2)O_(4)分散方法,探讨了n-CuCr_(2)O_(4)对复合推进剂安全性和燃烧性能的影响。结果表明,癸二酸二异辛酯(DOS)可使n-CuCr_(2)O_(4)颗粒充分分散,颗粒粒径为50 nm。将DOS与乙酸乙酯混合作为分散液,n-CuCr_(2)O_(4)/分散液为12/100,超声分散30 min,n-CuCr_(2)O_(4)可以有效分散,使推进剂燃速提高1.5%。在含量均为2.5%时,含n-CuCr_(2)O_(4)推进剂的燃速虽然低于含卡托辛的,但是摩擦感度和撞击感度均降低。与微米CuCr_(2)O_(4)相比,n-CuCr_(2)O_(4)与卡托辛配合使用,使推进剂的摩擦感度由68%降低至52%,扩散火焰燃烧更充分,燃烧波温度分布曲线的斜率较大,4 MPa下为3.54×10^(4)℃/s,而含微米级CuCr_(2)O_(4)推进剂的燃烧波温度分布曲线斜率为2.06×10^(4)℃/s,明显促进了推进剂燃烧,而且随压力增加,这种趋势更加明显。 展开更多
关键词 htpb复合推进剂 纳米CuCr_(2)O_(4) 燃速催化剂 分散 安全性 燃烧机理
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HTPB推进剂用季铵盐高效降速剂研究
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作者 史良伟 吴亚明 吕龙 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期842-847,共6页
低燃速、高比冲端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂是先进固体火箭发动机发展的重要方向,针对HTPB推进剂用传统降速剂的降速效率不高,且容易造成推进剂能量损失等问题,设计合成了以NF_(2)SO_(3)^(-)、CF_(3)SO_(3)^(-)、BF4-、ClO_(4)^(-)为阴... 低燃速、高比冲端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂是先进固体火箭发动机发展的重要方向,针对HTPB推进剂用传统降速剂的降速效率不高,且容易造成推进剂能量损失等问题,设计合成了以NF_(2)SO_(3)^(-)、CF_(3)SO_(3)^(-)、BF4-、ClO_(4)^(-)为阴离子的含有长链烷基的新型季铵盐降速剂。对这些降速剂进行了SEM和DSC表征、燃速测试及量子化学计算,研究了它们抑制高氯酸铵(AP)分解和降低HTPB推进剂燃速的作用规律,探讨了高氯酸根季铵盐的降速机理。结果表明,这些季铵盐降速剂对AP的热分解均具有一定的抑制作用,与添加相同含量(1%)草酸铵的推进剂燃烧性能相比,它们的降速幅度提升均超过4.5%,降速效果最好的BPE-1524CD的降速幅度提升达到10.43%;在相同燃速条件下,添加BPE-1524CD降速剂的推进剂燃烧残渣比添加草酸铵的降低了50%,比冲提高了10~20 N·s/kg;三种高氯酸根季铵盐降速剂均易吸附于AP表面,由它们调控的HTPB推进剂的燃速与这些降速剂的导热系数有正相关性。 展开更多
关键词 htpb推进剂 高效降速剂 高氯酸根季铵盐
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HTPB固体推进剂蠕变损伤模型研究 被引量:2
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作者 吴轩 郑健 +2 位作者 许进升 李辉 罗熙斌 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期260-265,I0010,共7页
为研究HTPB推进剂的蠕变特性,开展了0.15~0.35MPa应力下推进剂的单轴拉伸蠕变试验;结合线性黏弹性理论和连续损伤力学理论,建立了HTPB推进剂蠕变损伤模型;根据试验数据,确定了不同应力水平下蠕变损伤模型的参数,并获取了应力对各参数的... 为研究HTPB推进剂的蠕变特性,开展了0.15~0.35MPa应力下推进剂的单轴拉伸蠕变试验;结合线性黏弹性理论和连续损伤力学理论,建立了HTPB推进剂蠕变损伤模型;根据试验数据,确定了不同应力水平下蠕变损伤模型的参数,并获取了应力对各参数的影响规律,最后利用蠕变应力0.2MPa下的试验数据对模型进行了验证。结果表明,HTPB推进剂存在明显的衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变三阶段过程;建立的蠕变损伤模型结合Burgers模型的特征和连续损伤力学理论,串联含损伤的黏壶元件,克服了Burgers模型无法反映蠕变破坏阶段特性的不足。提出的蠕变损伤模型与试验值拟合度高,误差在3%以内,可以准确地描述推进剂在不同应力水平下的全过程蠕变特性。 展开更多
关键词 材料力学 htpb推进剂 蠕变性能 连续损伤模型 蠕变全过程
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HTPB推进剂细观损伤及载荷传递行为数值模拟
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作者 逯晗斗 陈雷 +3 位作者 胡松启 于庆民 白帅帅 刘殊远 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期874-885,共12页
为了研究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂细观损伤及传力特性,基于粘超弹性材料本构和双线性内聚力模型,结合DIGIMAT建立了推进剂代表体积单元(RVE)模型,通过应力集中因子和载荷传递系数定量分析了颗粒和基体之间的载荷传递及应力集中程度... 为了研究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂细观损伤及传力特性,基于粘超弹性材料本构和双线性内聚力模型,结合DIGIMAT建立了推进剂代表体积单元(RVE)模型,通过应力集中因子和载荷传递系数定量分析了颗粒和基体之间的载荷传递及应力集中程度。结果表明,颗粒位置随机并不会对力学性能造成明显的影响,但颗粒发生“脱湿”的位置改变可能会影响裂纹扩展的路径;颗粒的长径比越大,应力集中现象越明显,相较于椭圆形颗粒,圆形颗粒的界面更容易发生“脱湿”损伤;大颗粒含量越高,初始阶段颗粒的应力集中程度越大,基体的应力集中程度越小,载荷传递的效率越高,脱粘后变化趋势相反,同时大颗粒含量的增加会加快界面损伤的进程,加剧界面损伤的程度;颗粒体积分数越大,颗粒和基体的应力集中因子都将逐渐增加,初始阶段载荷传递效率越低,脱粘后载荷传递效率越高。 展开更多
关键词 htpb推进剂 粘超弹性本构 细观模型 载荷传递 “脱湿”
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基于Yeoh-Boyce本构模型的HTPB推进剂药柱结构完整性分析
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作者 徐一航 李道奎 +1 位作者 周仕明 申志彬 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期681-694,共14页
针对精确描述不同工况下固体火箭发动机药柱结构完整性的需求,基于并行流变框架理论(Yeoh-Boyce)提出了一种能表征HTPB推进剂力学性能变化的非线性本构模型。首先开展了非线性本构模型对不同温度、速率和压力条件下推进剂力学性能的预... 针对精确描述不同工况下固体火箭发动机药柱结构完整性的需求,基于并行流变框架理论(Yeoh-Boyce)提出了一种能表征HTPB推进剂力学性能变化的非线性本构模型。首先开展了非线性本构模型对不同温度、速率和压力条件下推进剂力学性能的预示能力分析,进而基于所构建推进剂非线性本构模型重点对固化降温后点火增压的固体火箭发动机药柱结构完整性进行分析,并将所得计算结果与工程常用Prony级数线粘弹性本构模型计算结果对比,得到了非线性本构模型与Prony级数线粘弹性本构模型两种模型下的固体火箭发动机药柱工作安全系数。结果表明,所提本构模型对推进剂力学性能预示结果与实验数据符合较好,并且使用Von Mises应变为药柱失效准则时,非线性本构模型计算固化降温后点火增压的固体火箭发动机药柱工作安全系数为1.35,Prony级数线粘弹性本构模型计算结果为1.75。以上结果表明,非线性本构模型计算所得工作安全系数远小于Prony级数线粘弹性本构模型计算结果。 展开更多
关键词 htpb推进剂 并行流变框架 结构完整性 Prony级数
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