计算机模拟固体推进剂贮存老化的研究进展

分析了微观和介观层面常用计算机模拟方法的特点及局限性,重点介绍了这些方法在构建固体推进剂微结构、判断组分相容性、研究交联降解机理及界面相行为等方面的应用,并展望了计算机模拟方法在固体推进剂老化研究中的发展前景,认为贯穿微观、介观和宏观的多尺度模拟研究将是今后老化研究的重点。     

固体火箭发动机装药状态监测研究进展

固体火箭发动机的健康状况在很大程度上取决于装药的实时状态,因此对装药状态进行监测是确保固体发动机结构完整性和使用可靠性的重要基础。本文从环境状态监测、化学状态监测、力学状态监测以及监测数据综合应用4个方面综述了相关的研究进展,指出了装药状态监测的必要性,多方面总结了装药状态监测取得的研究成果与存在的不足,并针对监测技术手段及监测数据应用等方面提出了发展构想。分析认为,监测技术应聚焦在嵌入式传感器相容性技术、新理念传感技术以及长寿命技术等方面,监测数据应用方面应大力建设数据库、诊断和预测健康管理系统,以期借助有限元模型更新方法推动固体火箭发动机全寿命数字孪生技术的发展。     

基于细观参数的HTPB推进剂粘接界面损伤演化数值模拟

为了研究加载角度对三组元端羟基聚丁二烯（HTPB）推进剂粘接界面细观失效机理的影响,使用微CT对单轴拉伸过程中的粘接界面进行原位扫描与重构,表征其损伤演化过程,然后将细观结构参数与损伤变量引入内聚力模型,得到不同加载角度下粘接界面的细观损伤演化过程。结果表明,粘接界面高氯酸铵（AP）颗粒的初始脱湿主要从靠近界面的弱界面层开始,方向沿界面的剪切分力方向。界面破坏形式与剪切角度有关,合力与界面的角度越小,裂纹越容易扩展至推进剂/衬层界面,反之裂纹扩展更容易发生在AP颗粒间。通过与CT试验结果对比,从失效模式与载荷位移关系验证了计算结果的准确性,揭示了不同加载角度下推进剂粘接界面结构的损伤演化规律。     

基于SPH方法的低韦伯数下三维液滴碰撞聚合与反弹数值模拟研究

光滑粒子流体动力学方法（SPH方法）作为纯拉格朗日粒子方法,可以有效避免网格法在模拟大变形过程中带来的网格扭曲等缺陷,适合模拟含大变形的液滴碰撞聚合与反弹过程。该文基于Ott和Schnetter提出的修正SPH方法,利用有限差分与SPH一阶导数相结合的方法处理粘性项中的二阶导数问题,进行Couette流算例验证,数值解...     

混合夹杂问题的边界元法

该文提出了一种求解含固体、流体和孔隙等多类型夹杂的混合夹杂问题的边界元法。混合夹杂问题实质也是多连通域问题,但内边界的位移和面力都是未知量,导致该问题因定解条件不足而无法直接求解。根据不同类型夹杂的本构关系建立了各夹杂与基体界面面力与位移之间的关联矩阵,从而形成除给定边界条件以外的补充定解条件,使问题得以解决。以平面问题为例,分别对只含固体夹杂、流体夹杂以及同时含有孔隙、固体和流体夹杂的情况进行了计算,模拟了含100个随机分布夹杂的板材的弹性模量,验证了该方法的有效性、程序的正确性和可靠性。     

高分子材料老化表征与分子模拟研究进展

简要介绍了现代老化表征方法和同时联用技术在高分子材料老化研究中的应用。在分析微观和介观层面常用分子模拟方法的特点及局限性的同时,重点介绍了模拟方法在构建高分子材料微结构、判断组分相容性、研究交联降解机理及界面微观相变化等方面的应用,并展望了高分子材料老化研究的发展趋势。     

基于柔性多体动力学的瓦楞成型系统建模与仿真研究

针对某型号瓦楞机的瓦楞成型系统,基于自主研发的多体动力学求解程序,建立其刚柔耦合动力学模型。其中张力辊、瓦楞辊等主要支撑辊简化为刚体模型;传送带由36自由度绝对节点坐标四边形壳单元划分网格,并考虑其树脂材料的正交各向异性特征;此外,传送带与支撑辊之间的接触采用赫兹碰撞模型和点-面检测方法描述。利用该模型,计算了传送带的偏心位移,传送带表层应力场等动响应。仿真表明:基于绝对节点坐标法建立的瓦楞成型系统的多体动力学模型,可为瓦楞机传送带的动力学行为和控制研究提供一种新的分析方法。     

丁羟推进剂微观结构的统计特性分析

为了表征丁羟推进剂的微观组成,分别用微CT扫描和数值计算两种方法得到了其微观结构.在数学模型中,将固体颗粒模型化为圆形和球形,利用基于分子动力学方法的随机颗粒堆积算法分别建立了丁羟推进剂二维和三维微观结构,并用Monte-Carlo方法计算了各相的两点概率函数.结果表明,建立的数值微观模型具有各态历经性、统计平均性和各...     

基于MD方法的增塑剂扩散行为的模拟研究

为克服实验手段的不足,用分子动力学方法模拟丁羟推进剂粘接体系中增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)的扩散行为.利用分子模拟软件Materials Studio 4.3构建增塑剂和粘接体系的分子模型,选用COMPASS力场,对经几何优化后的混合体系进行分子动力学模拟,得到增塑剂在粘接体系中的均方位移,通过爱因斯坦方程得到其扩散系数.环境温度为273, 298, 310, 323, 348 K时, DOS在丁羟推进剂粘接体系中的扩散系数分别为0.0010, 0.0020, 0.0025, 0.0031, 0.0043; DOS含量为23%,37.5%,47%,60%时,扩散系数分别为0.0025, 0.0020, 0.0018, 0.0015(单位10-4 cm2·s-1).结果表明: 随着温度的升高,扩散系数逐渐增大; 随着增塑剂含量的增加,扩散系数依次略有下降.     

凝胶推进剂管道流动特性影响因素数值分析

为讨论管道收敛角、体积流率、胶凝剂类型与含量等三因素对凝胶推进剂管道流动特性的影响,用SIMPLEC算法、二阶迎风格式离散柱坐标系下N-S方程,对凝胶推进剂在圆管中的流动进行了二维数值模拟,计算结果表明: (1) 体积流率增大,粘度减小,含量增大,粘度增大,它们的改变引起粘度变化不显著;(2) 收敛角增大,出、入口截面平均表观粘度降低幅度不断增大,出口截面平均表观粘度不断减小至近牛顿粘度水平η∞,当角度改变到一定值后,其引起粘度的变化将不再明显.结果说明: 流经管道的体积流率和胶凝剂类型与含量的改变是引起管道流动粘度变化的非显著因素,而管道收敛角是引起粘度变化的重要因素,且在粘度变化与压降需求之间存在最佳结合点.