应力松驰模量与复模量转换计算的工程方法

现有的动静态力学特性转换公式，对固体推进剂因计算误差太大而不适用。本文对３种丁羟复合进剂进行了静态和动态力学性能实验，通过对静态和动态力学特性相互转换关系的推导、分析、计算和修正，提出了适用于固体推进剂装药的静态应力松弛模量和动态复模量相互转换计算的工程方法和计算公式。     

应力松弛模量与复模量转换计算的工程方法

现有的动静态力学特性转换公式，对固体推进剂因计算误差太大而不适用。本文对3种丁羟复合推进剂进行了静态和动态力学性能实验，通过对静态和动态力学特性相互转换关系的推导、分析、计算和修正，提出了适用于固体推进剂装药的静态应力松弛模量和动态复模量相互转换计算的工程方法和计算公式。     

双基推进剂装药表面应变测量方法的研究

为了研究直接粘贴应变片对推进剂装药表面应变测量的影响,通过试验研究了某双基推进剂的松弛和蠕变行为,分别获得了推进剂的应力松弛模量和蠕变应变.在获得应力松弛模量的基础上,运用有限元方法分析了应变片对测量推进剂试样表面应变在蠕变情况下的影响,并与文献中的试验数据进行了对比分析.研究表明,在短时间内应变片的测量结果有一定的精度,该研究可为接触测量方法产生误差机理及量值提供参考,并为数值计算的准确性提供试验依据.     

固体推进剂体积松弛模量的数值解法

以粘弹理论为基础，采用拉氏逆变换和数值积分的方法，推导出由拉伸松弛模量Ｅ（ｔ）、静态粘弹泊松比υ（ｔ）计算固体推进剂体积松弛模量Ｋ（ｔ）的计算公式和数值解法。计算结果表明，由该方法计算的Ｋ（ｔ）值与实验得到的Ｋ（ｔ）值一致，且该方法简单，实用，方便，精度高。     

基于遗传算法的复合推进剂粘弹性本构参数研究

为了准确地获得HTPB复合固体推进剂的粘弹性本构参数,研究了基于遗传算法的全加载历程松弛模量获取方法。利用DMA实验机系统进行了HTPB复合固体推进剂试件的松弛实验,分别使用传统计算方法和遗传算法获得了HTPB推进剂的松弛模量数据。将该结果应用于真实松弛实验的加载过程中,结果表明:传统方法忽略了实验过程中的加载阶段,计算得到的松弛模量小于实验值;而基于遗传算法得到的松弛模量,精确度较高,是获取复合固体推进剂松弛模量一种较好的方法。     

基于单胞体模型的复合固体推进剂松弛模量衰减过程数值模拟

为研究复合固体推进剂松弛模量的衰减,依据复合固体推进剂组分建立单胞体模型。根据复合固体推进剂5%定应变下的松弛模量,利用有限元计算方法和均匀化理论对基体材料的松弛模量进行参数反演。在此基础上,研究了复合固体推进剂单胞体模型在不同定应变水平下的松弛模量,并计算了单胞体模型的拉伸过程。根据Boltzmann叠加原理及广义胡克定律计算了单胞体模型拉伸过程中松弛模量的变化。结果表明,复合固体推进剂松弛模量有明显的应变相关性,并且在拉伸过程中模量的衰减与载荷历程相关。     

膏体推进剂应力松弛谱分析

利用RS300 Haake流变仪测试了双基体系膏体推进剂的应力松弛特性，获得应力松弛模量随时间的关系。通过对实验数据的分析获得了膏体推进剂连续谱和离散谱，并对二者结果进行了分析，从松弛时间范围的角度得出离散谱求解方法在实际应用更有意义，通过分析松弛单元数目对松弛谱结果的影响，得出求离散谱时松弛单元一般取3～8个为宜。     

固体推进剂的仿真技术

推进剂装药形状的燃烧面积值是固体火箭发动机燃烧性能设计中的重要参数。但是推进剂装药形状复杂 ,用几何学方法很难迅速精确计算其燃烧面积值。因此国外研究了利用“颗粒跟踪法”,即利用软件逐次计算因燃烧而变化的推进剂燃烧面积仿真系统 ,并探讨了其计算值的正确性。证明利用该系统计算的燃烧面积值与利用几何学方法计算值之差在1%以内。     

固体火箭发动机动态粘弹性分析方法

本文发展一个可以计算固体火箭发动机瞬态线性粘弹性响应的方法。该方法是根据固体火箭发动机部件线弹性有限元模型组成子结构运动方程。通过以下的方法完成有效的计算:1)按谐波坐标设立运动方程;2)应用界面约束模态作为固体装药子结构相对位移场的近似振型函数。假设经典的麦克韦尔松弛模型可以描述固体装药的粘弹性特性。最后的线性积分-微分运动方程的解法是修正的 New-mark β积分法。通过两个实例证明本方法的适用范围。第一个实例是三自由度粘弹性系统的数值解,它与闭型拉普拉斯变换解非常一致。第二个实例是典型固体火箭发动机有限元模型傅立叶变换瞬态响应解。它与 MSC/NASTRAN 直接频响解十分一致。     

高燃速推进剂工作过程中装药破碎机理的研究

通过对高燃速推进剂毛刷式装药结构进行流场分析计算，认为药管内外压差的存在是装药高温破碎的原因，并讨论了消除药管内外压差的设计方法。实验结果证实了理论分析的正确性。     

丁羟复合推进剂粘弹力学特性主曲线

本文通过动态力学试验和计算机数据图形处理,给出一种丁羟复合推进剂的复模量E~*(ωα_T)、贮存模量F′(ωα_T)、损耗模量E″(ωα_T)、应力松弛模量E(t/α_T)和蠕变柔量D(t/α_T)主曲线及其数学表达式。     

构建AP-HTPB固体推进剂松弛模量主曲线的不同方法（英）

分析了建立高氯酸铵-端羟基聚丁二烯(AP-HTPB)固体推进剂松弛模量主曲线的三种不同方法(Williams-Landel-Ferry(WLF)方法、Arrhenius方法和基本的时间-温度叠加(TTS)方法).通过不同温度(-40,+20,+76℃)和10%常应变下1380 s的应力松弛试验得到了复合固体推进剂松弛模量.通过评估松弛模量,给出转移因子和松弛模量主曲线,最后通过确定系数(R2)得出了最佳的拟合方法.结果表明,基本TTS方法可给出最佳拟合曲线,因为该方法不依赖外部材料常数和应用中的经验方程,而且该方法可以适用于任何黏弹性材料.但是,在应用有限元软件时,经常要求用材料常数来定义非线性黏弹性材料模型,这种情况下,目前研究结果表明,当给出合适的常数后,WLF和Arrhenius两种方法均可给出满意的结果,而且WLF方法更为准确,因此在AP-HTPB固体推进剂有限元分析中倾向于采用这种方法.     

连续纤维增强金属基复合材料界面区域微观力学特性的研究

利用显微力学探针研究了Ｐ－５５／Ａｌ－０．３４ｗｔ％Ｔｉ连续纤维增强金属基复合材料界面区域的微观力学特性，结果表明，存在一宽度为１５μｍ的界面区域，其模量介于纤维与基体之间，为１２０ＧＰａ左右；硬度高于基体，为３．８ＧＰａ左右。界面区模量的升高是由于界面相的存在和高模量纤维的约束作用。通过同心圆柱力学模型对实验结果进行了分析，在界面区域存在ＣＴＥ残余应力，界面区域基体发生塑变，使残余应力得以松驰，这导致界面区域硬度的升高，并且减少了微裂纹产生的可能性。     

不同温度下纳米单晶铜杆拉伸的分子动力学模拟

研究对不同温度下的纳米单晶铜杆的拉伸过程进行仿真模拟。模拟应用了分子动力学方法,所用势函数为镶嵌原子势(EAM),时间积分为Verlet速度算法,对构件的温度控制用速度标定法。对弛豫阶段在不同温度时的能量演化做了详细分析,采用对端面原子直接加力的方法施加外载荷进行拉伸模拟。根据模拟结果,对在不同温度下纳米单晶铜杆的应力-应变关系,温度对纳米单晶铜杆的破坏应力及弹性模量的影响等进行了分析和解释。     

灌封材料对侵彻过载下弹载器件的防护分析

为研究在灌封材料缓冲保护下弹载器件对冲击载荷的动态响应,利用LS-DYNA用户材料自定义程序UMAT二次开发平台,编写朱-王-唐(ZWT)非线性黏弹性本构模型的材料子程序,并将ZWT模型应用于弹体内部灌封材料的动态仿真。通过调整ZWT模型的非线性弹性模量、低应变率Maxwell单元的弹性常数、高应变率Maxwell单元的弹性常数、高应变率Maxwell单元的松弛时间和材料密度,得出不同参数对应下,弹体内部电子器件不同的动力学响应,并分析灌封材料各参数变化对于弹体内部电子器件响应造成的影响。研究结果表明:当非线性弹性模量、低应变率Maxwell单元的弹性常数、高应变率Maxwell单元的松弛时间和材料密度的数值降低时,灌封材料的减振和防护效果更佳。根据仿真结果提出了针对不同工程需求的材料优化方案。     

BP神经网络预测铝合金应力松弛量研究

设计2124铝合金单向拉伸时效成形试验(应力松弛试验),研究试验件单向拉伸时,初始应力水平(σ0)、时效温度(T)、保温时间(t)3因素对试验件应力松弛量(p/%)的影响。将试验数据作为训练样本,建立单拉应力松弛试验BP神经网络模型以预测不同工艺条件下的应力松弛量,并通过追加试验数据对该神经网络模型进行检验。检验结果表明:应用该神经网络模型来预测不同因素下试件应力松弛量精度满足试验预期要求。