固体火箭发动机快速升压过程的流固耦合分析

固体火箭发动机快速升压过程是一个非常典型的非稳态流固耦合问题。通过流固耦合软件MPCC I将FLUENT和ABAQUS连接,对气流流动与药柱结构完整性进行了耦合分析,确定了该过程中药柱的应力、应变情况及燃烧室的流场变化情况。仿真结果表明,在气流进入燃烧室时,可看到压力峰由前向后的传播过程,药柱随之变形,但同一时刻流场压力的最大处与药柱应变的最大处并不在同一位置。

固体火箭发动机的热安全性研究

采用带源项的热传导方程，对固体火箭发动机在外界热源作用下的加热过程进行了数值模拟，分析了固体发动机内推进剂在外界热源作用下的燃烧特点，并确定了发动机产生热危险性的临界温度和起始燃烧时间。研究结果表明，在热传导方程中加入化学反应源项，可以有效地模拟发动机在外界热源作用下的加热过程；推进剂产生热危险性的临界温度为520～525K；在外界火焰作用下，发动机内的推进剂将点火燃烧，随着外界火焰温度的上升，推进剂起始燃烧的延迟时间减少。

固化降温过程中固体火箭发动机药柱温度场应力场分析

固化降温过程是固体火箭发动机装药制造过程中的一个重要环节,固化降温过程中各界面热应力的产生将直接影响装药性能,为此建立了装药数学模型和物理模型。基于粘弹性积分型本构关系,应用有限元分析软件,数值模拟固体火箭发动机装药的固化降温过程,得到固体推进剂在固化降温过程中应力、应变的变化规律。仿真结果对分析装药固化降温过程中的结构完整性有很好的参考价值。

固体火箭发动机缺陷及其无损检测技术研究

本文分析了固体火箭发动机常见缺陷,介绍了常用于固体火箭发动机的几种无损探伤检测技术,分析了各自的优缺点,为固体火箭发动机无损检测领域的应用研究提供了借鉴和参考。

固体推进剂低温细观损伤仿真研究

为了研究低温条件下固体推进剂的细观损伤,采用Cohesive单元描述推进剂材料的颗粒/基体界面,基于ABAQUS软件,开发了模拟基体开裂的VUMAT本构子程序,仿真了常温和低温条件下其损伤破坏过程。结果表明,低温对单颗粒推进剂影响较小,推进剂损伤从界面脱粘开始,沿颗粒赤道方向由脱粘面向基体扩展,规律与常温情况相同。随着推进剂颗粒增加,虽然大颗粒仍然首先发生界面脱粘,但是低温会对推进剂界面脱粘和基体断裂的时机、位置和损伤程度造成显著影响,导致推进剂破坏形式更加复杂。

复合推进剂的细观失效机理分析

建立了颗粒填充复合推进剂的细观有限元模型,计算了颗粒与基体粘结完好和存在脱粘两种情况下颗粒与基体内的应力分布,分析了复合推进剂的细观失效机理。结果表明,在细观结构下,复合推进剂中的应力分布是不均匀的,推进剂一般首先在极区产生脱粘,颗粒的大小对推进剂的力学性能有较大影响。

复合固体推进剂细观界面脱粘有限元分析

针对复合固体推进剂细观损伤的特点,在颗粒与基体之间引入了粘结界面单元,采用双线性关系模型描述其界面损伤扩展特性,并对双线性关系模型中初始线性模量、最大粘结强度和最大张开位移等参数进行了预测。结合复合固体推进剂的填充模型,对推进剂内部细观界面脱粘过程进行了有限元分析。研究表明,采用粘结界面单元可以有效模拟推进剂颗粒的界面脱粘过程,推进剂在拉伸过程中力学性能的非线性与界面脱粘有密切关系,研究结果与试验观察结果相吻合。