丁羟四组元推进剂的宽温围压单向拉伸力学行为

为了研究丁羟四组元推进剂在宽温围压条件下的单向拉伸力学性能,采用宽温-围压气体试验系统研究了不同温度（-50 ℃、20 ℃和70 ℃）、不同围压（0.1 MPa、2 MPa与8 MPa）与不同拉伸速率（100 mm·min^-1、1000 mm·min^-1和4200 mm·min^-1）下推进剂力学性能的变化规律。采用SEM扫描电镜与微米CT相结合的手段从细观层面分析宏观力学性能发展的内在细观原因,以此揭示外载荷对高固含量推进剂力学性能的影响机制。研究表明,常温与高温条件下,推进剂的损伤以“脱湿”为主;低温常压下则主要为“脱湿”和颗粒的韧断,当围压增大时会向颗粒的脆断转变,但延伸率随围压的增大仍然增大,分析认为主要是围压抑制了孔洞的产生和损伤的演化;在高围压不同拉伸速率下,常温和高温下推进剂表现出来的力学性能较为接近,这是因为高温会使粘合剂基体与固体填料之间的相互作用减弱,推进剂出现更严重的脱湿,而高围压则会抑制“脱湿”而减弱温度的影响;采用时压等效叠加原理（TPSP）进行最大抗拉强度主曲线拟合分析时,在低温-50 ℃条件下,时间-压强压位移因子与对应围压之间的关系并不符合标准形式,对于高固含量的推进剂而言TPSP叠加原理具有一定的使用局限性。     

丁羟推进剂用改性硼酸酯键合剂的合成与应用

针对丁羟四组元(高氯酸铵/黑索今/Al/端羟基聚丁二烯,AP/RDX/Al/HTPB)复合固体推进剂存在的力学性能差的问题,选用己二酸和1,4-丁二醇为原料,合成了低分子量聚己二酸丁二醇酯(PBA),以二乙醇胺与丙烯酸甲酯反应合成了N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯,并用FT-IR、GPC、~1HNMR、GC-MS表征了其结构。以N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯为外连单体,以PBA为互联单体,硼酸三正丁酯为原料合成了改性硼酸酯键合剂(BEBA)。将BEBA作为丁羟四组元推进剂的键合剂进行装药试验,结果表明:当固化参数为1.01,交联参数为0.22,BEBA与JH03(另一种键合剂)复配比例为0.08/0.04时,丁羟四组元推进剂的高(70℃)、常(20℃)、低(-40℃)温力学性能最佳。     

改性双基推进剂高低应变率下压缩特性试验研究

在室温20 益下,利用分离式霍普金森压杆( SHPB) 和材料万能试验机进行了某改性双基推进剂高低应变率下压缩试验,并对SHPB 试验数据有效性进行了检验,获得了1. 1 伊10 -4 ~4 伊 103 s-1应变率范围内的真实应力-应变曲线。试验结果表明:改性双基推进剂具有明显的应变率相关性。低应变率下,真实应力-应变曲线表现为初始弹性段、屈服及应变强化段和急剧下降阶段, 最后表现为试件沿45毅~55毅斜面发生破坏,且破坏应力和破坏应变均随着应变率增加而增加;高应变率下,真实应力-应变曲线的应变强化阶段消失,表现为应变软化效应。改性双基推进剂的初始弹性模量和屈服应力均随着应变率的增加而增加,且动态相比准静态下增加更加显著。屈服应力为应变率对数的双线性关系,且高应变率下比低应变率下表现出更显著的应变率敏感性。     

推进剂高应变率力学行为与数值仿真方法研究

为了获得推进剂在不同应变率下的力学特性,利用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术,对推进剂进行了10-3～103s-1应变率的单轴压缩试验。结果表明,推进剂存在明显的应变率效应。采用朱王唐(ZWT)本构描述推进剂的力学行为,通过最小二乘法得到本构方程的系数,然后把得到的数据应用在数值模拟中,通过数值仿真与实验对比,实验证明通过仿真能够较好的描述推进剂在小应变下的高应变率力学特性。     

铝镁贫氧推进剂压缩力学性能及本构模型实验研究

为获得贫氧推进剂在压缩情况下的力学特性,运用单向压缩方法、显微镜及CCD图像传感器技术,研究了铝镁贫氧推进剂在常温下、不同压缩速率时的力学特性,得到其在压缩情况下的应力-应变关系、屈服应力和屈服应变与压缩速率之间的关系以及在压缩过程中推进剂表面形貌的变化.建立了贫氧推进剂压缩情况下的粘弹性本构模型.试验结果表明,贫氧推进剂在压缩情况下应力-应变关系分弹性段、应变软化段、塑性不稳定段和应变强化段;贫氧推进剂力学特性受压缩速率和温度耦合作用的影响,贫氧推进剂的破坏形貌没有明显的压缩速率效应;常温下,贫氧推进剂的屈服应力和屈服应变与压缩速率的自然对数呈线性函数关系;文中建立的粘弹性本构模型与不同应变率下的线粘弹性段试验结果符合较好.     

应变率和加载方式对HTPB推进剂力学性能及耗散特性的影响

为揭示机械载荷作用下HTPB推进剂的力学性能变化规律和破坏机理,利用单向拉伸法研究了应变率和加载方式对HTPB推进剂力学性能的影响,并基于耗散能方法分析了其在机械载荷作用下的耗散特性。结果表明,推进剂力学性能有明显的应变率相关性,抗拉强度、伸长率等与应变率的对数成线性增加关系;不同的应变控制也影响推进剂的力学性能;应变率和应变控制对推进剂试件的耗散能有较大的影响,耗散能与应变率的对数也成线性关系。     

降低丁羟高燃速推进剂机械感度研究

为了降低丁羟高燃速推进剂机械感度,考察了液体二茂铁燃速催化剂(EMT)含量、氧化剂高氯酸铵(AP)粒径及配比等对丁羟高燃速推进剂机械感度的影响,并通过差示扫描-热重(DSC-TG)热分析研究了AP/EMT体系热分解特性与机械感度的相关性。结果表明,细AP含量增加或细AP粒径减小时,推进剂药浆的摩擦感度和撞击感度均呈增加趋势;EMT提高了AP的高温分解反应速率常数和分解热,是含EMT的高燃速推进剂机械感度升高的微观原因,降低EMT含量,可以降低推进剂的机械感度;胺盐类降感剂GZJ-01和导电态聚苯胺降感剂DBJ-01对降低丁羟高燃速推进剂的机械感度无协同效应;细AP包覆和采用铜盐燃速催化剂(GRCJ)取代EMT均可以降低丁羟高燃速推进剂的机械感度。     

双基推进剂压缩力学性能的应变率相关性研究

为了研究双基推进剂在压缩情况下的力学性能,通过单向压缩方法,获取了压缩速率为1mm/min时不同温度下,以及15℃下不同压缩速率时的压缩试验数据,得到了双基推进剂在压缩情况下的应力-应变的一般变化趋势,双基推进剂的力学性能具有明显的加载率相关性与温度相关性,屈服应力、屈服时的应变、极限应力及对应的应变均随应变率的变化而有一定的变化.在较高的加载速率下,由于没有有效的散热过程,应变率效应与温度共同影响着双基推进剂的力学性能.     

HTPB推进剂脱湿与力学性能的相关性研究

针对载荷作用下影响复合推进剂力学特性的脱湿问题,采用等速拉伸和CCD显微分析的试验方法,研究了不同拉伸速率下的脱湿损伤演化过程。建立了粘弹性本构模型,利用细观力学及界面力学的理论,分析试验测得的宏观力学性能发生发展的内在细观原因。结果表明:颗粒/基体的界面脱湿是宏观应力应变曲线非线性的重要原因,也直接导致材料泊松比的下降;界面脱湿的损伤程度由应变值决定,并与应变率具有一定的相关性,泊松比也是定量表征脱湿的重要参数。     

动态加载下HTPB复合固体推进剂双轴压缩试验件设计

为研究固体推进剂的动态双轴压缩力学性能,需确定与试验机、试验夹具相适配且满足双轴变形特性要求的推进剂试验件最优构型.基于有限元数值仿真计算,获得了双轴压缩加载下八种不同构型的三组元端羟基聚丁二烯(HTPB)复合固体推进剂试验件变形的应力云图,并通过开展动态加载下对应推进剂试验件的力学性能试验对最优构型进行了验证.结果表明:小变形条件下(应变10％以内)所有试验件的应力云图均呈现整体均匀分布的特性,但长宽比大于1的试验件变形时不再满足平面应力状态的要求.选取平面应力平均值、平面应力离散度、整体应力稳定系数和应力集中系数作为推进剂试验件构型优化指标,对比分析得出边长为25 mm的正方体推进剂试验件为最优构型.最后,通过分析动态加载下双轴压缩试验获得的应力-应变曲线特性,验证了最优试验件构型设计的有效性.     

HTPB推进剂交变温度加速老化与自然贮存相关性

为研究与自然贮存环境相关性较好的推进剂加速老化方法,设计了 HTPB复合推进剂交变温度加速老化试验,在-10～60℃温度范围内,以3种温度变化速率(10 ℃/12 h,20 ℃/12 h,30 ℃/12 h),分别老化3S d,56 d,91 d后对推进剂进行力学性能测试,基于最大伸长率进行了HTPB推进剂加速老化与自...     

循环载荷下HTPB推进剂温度演化及疲劳性能预测

通过红外热像法研究了端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂试件室温下的疲劳性能,基于极限能理论假设,建立了Miner线性累积损伤理论的能量模型以预测材料的残余寿命。采用基于热传导、热弹性和非弹性效应的理论模型解释了疲劳加载过程中的温度变化。结果表明,HTPB推进剂疲劳加载过程中的温度变化分为初始温度上升、温度稳定和温度快速上升三个阶段。红外热像法预测的HTPB推进剂疲劳极限为0.102 MPa和0.113 MPa,与试验结果 0.0985 MPa的相对误差为3.55%和14.7%。能量法得到的S-N曲线与传统试验法的S-N曲线吻合较好,Miner理论的能量模型能准确的预测循环载荷作用下HTPB推进剂的残余寿命,与实际寿命的误差不超过10%。