火箭发动机界面脱粘分析及检测新方法

对引起固体火箭发动机粘接界面脱粘的原因(外部载荷及推进剂老化和界面迁移)进行了分析，并对近几年发展起来的用于检测发动机界面脱粘卓有成效的无损检测新方法，特别是X射线工业CT系统在固体火箭发动机无损检测中的应用进行了评述。     

大型固体火箭发动机脱粘CT检测技术

文中以大型固体火箭发动机脱粘检测作为研究对象,通过分析其特殊性,比较传统的CT检测技术,提出了适用于脱粘检测的切向CT技术,并对其进行了可行性研究,最后利用滤波反投影法对发动机衬层与壳体间的脱粘进行了仿真实验.     

脱粘引起的燃面变化及对内弹道特性的影响

基于固体火箭发动机,利用脱粘面形状假设及脱粘燃面方程,采用二重数值积分法计算了发动机脱粘燃面的变化规律,并分析了存在脱粘时燃面变化对发动机内弹道特性的影响.     

扩展有限元法在SRM脱粘分析中的应用研究

采用扩展有限元法来研究固体火箭发动机中壳体/绝热层脱粘问题.简述了扩展有限元在双材料界面裂纹中的实施,重点介绍了其核心算法--位移模式的选取和应变矩阵的求解,通过相互作用积分求出应力强度因子和能量释放率.把问题简化成一个经典的算例,由计算结果可以看出扩展有限元算法的独特优越性和在解决脱粘问题时的有效性.     

发动机衬层脱粘超声检测系统研究

在详细论述发动机衬层脱粘超声检测原理的基础上,描述了以89C51单片机为核心的衬层脱粘超声检测系统.指出了该系统实现中的关键问题,即回波阈值的确定和系统多功能化的实现.经过实践证明,保证了生产的安全性同时提高了发动机工作的可靠性.     

基于电磁超声共振的金属环-含能材料界面脱粘缺陷检测

为实现对金属-含能材料粘接结构界面粘接质量的无损评价,提高其结构安全性,本研究以金属环-含能材料界面脱粘缺陷的无损检测为研究对象,提出了基于电磁超声共振的金属环-含能材料结构界面脱粘缺陷非接触检测方法,制作了专用小型电磁超声探头,搭建了电磁超声环形自动扫查系统,对金属环-含能材料脱粘缺陷模拟试件进行了自动扫查成像,开发了相应的信号处理方法,验证了该技术对于金属环-含能材料界面脱粘缺陷非接触检测的可行性和检测能力。     

复合固体推进剂非线性界面脱粘的力学性能研究

复合固体推进剂是高体积分数的颗粒填充材料,因此建立细观力学模型对于研究其力学性能具有十分重要意义.应用细观力学的Mori-Tanaka方法研究了推进剂本构关系,其中推进剂颗粒与基体的界面粘接律采用抛物线型假设.通过算例证明抛物线型粘接律能更好模拟推进剂颗粒与基体的非线性脱粘行为,并且研究表明推进剂中颗粒大小、体积分数以及颗粒基体界面间的最大粘接应力对其力学性能有明显影响.     

火箭发动机多层粘接结构超声检测研究

固体火箭发动机内部为多界面粘结结构,各界面的粘结质量对射击安全有重要影响,必须进行检测。针对固体火箭发动机多层粘接结构脱粘问题,利用自行设计的超声检测系统,基于脉冲发射回波技术,进行了时域和频域对比性分析实验,分析了火箭发动机多层粘接结构的缺陷。结果表明,相位谱中回波信号呈现规律性,可用于鉴别火箭发动机界面的粘接状态,1.021 MHz和2.041 MHz两点附近为最佳相位观察点。间隙型脱粘对回波信号的相位特征有影响,而紧贴型脱粘对回波信号的相位特征基本没有影响。     

多厚度壳体发动机界面脱粘超声检测技术研究

文中针对多厚度壳体构件的自动化检测要求,提出了多界面脱粘的检测方案。采用横波对2mm、7mm厚壳体段的多界面粘接状态进行实验研究．并结合希尔伯特包络提取方法．实现了各界面特征信号的包络提取。并进行检测效果分析。     

多界面脱粘超声检测信号处理

用板波诱发波超声检测技术检测固体火箭发动机界面脱粘是一种有效的方法,然而对于由多层钢/橡胶粘接而成的发动机柔性接头,由于其结构特殊,不易从回波信号中直接判断各界面的粘接状态。针对这一情况,文中采用对回波信号进行低通滤波,再求能量的方法,解决了这种材料多界面脱粘检测问题。     

装药缺陷对固体火箭发动机内弹道性能的影响

采用仿真计算分析方法研究了管状推进剂装药缺陷的宽度、深度以及包覆层脱粘等因素对固体火箭发动机内弹道性能的影响规律。结果表明,随着固体推进剂装药裂纹深度与宽度比的增加,燃烧室内压强和裂纹出口气流速度也增加。管状药柱包覆层前端轴向脱粘可使燃面-肉厚曲线的斜率增加,装药的压强指数增大,最终可能造成燃烧室压力过高而解体爆炸。     

陶瓷/铝合金复合装甲脱粘机理数值模拟

脱粘对陶瓷复合装甲抗多发打击有重要影响.基于已有弹道试验,应用LS-DYNA软件,采用建粘结层的方法,研究了陶瓷/铝合金复合装甲在7.62 mm穿甲弹打击下陶瓷板的脱粘问题.比较了界面应力失效准则和粘结层应变失效准则,探讨了聚氨酯粘结层的脱粘机理.结果表明,粘结失效应采用粘结层应变失效准则,脱粘的主要机理是粘结层材料的...     

固体发动机在温度载荷下的结构分析

为研究温度载荷对固体发动机的影响,进行了发动机在低温和温度周变载荷下的热-应力耦合仿真分析,得出在两种载荷下发动机的温度分布和应力应变响应。在低温载荷下,壳体和绝热层的交界面处热应力最大,是发动机的热应力危险部位;药柱內孔的应变最大,是产生裂纹的危险部位。在温度周变载荷下,最大应力出现在距离药柱內孔0.346m处,是发动机的脱粘危险界面。     

埋入传感器对发动机界面粘接性能影响试验研究

针对固体火箭发动机健康监检测中埋入传感器后对发动机界面粘接性能的影响,自制埋入传感器的粘接试件,通过对粘接试件的CT无损探伤与力学性能试验,得到传感器的埋入方法可靠、埋入传感器对发动机界面粘接性能无明显影响;通过对自然贮存粘接试件的力学性能监测试验,得到粘接界面力学变化规律,进而确定埋入式传感器在发动机界面中至少可以稳定工作3个月以上.     

金属-炸药界面脱粘缺陷的多次超声脉冲反射检测及成像

金属-炸药粘接界面的结构完整性评价具有重要意义和工程应用价值。为实现金属-炸药界面脱粘缺陷的高灵敏度检测,研究了基于多次超声脉冲反射的检测和成像方法,计算分析了铝、虫胶、黑索今（RDX）炸药3种介质的声阻抗以及粘接界面的超声反射特性,进一步针对不同胶层厚度和人工预制脱粘缺陷试件提取和分析了3次回波信号,讨论了不同胶层厚度对脉冲多次回波幅值的影响规律。实验结果表明,铝-胶界面、铝-水界面的反射波幅值差异明显,一次与多次回波均能有效区分有无胶层的区域,铝-胶界面引起的声衰减在多次回波中持续累加。随着胶层厚度增加,铝-胶和铝-水界面的声衰减特性差异在超声多次回波中体现的累加效应逐渐减弱。人工预制缺陷检测实验结果表明,多次超声脉冲反射法可以检出最小圆形Φ1.5 mm和矩形1 mm宽的脱粘缺陷。     

拉伸载荷下PBX-9501裂纹产生的数值模拟

高聚物黏结炸药（Polymer Bonded Explosive, PBX）是由占极大体积分数的单质炸药颗粒与少量高聚物黏结剂组成的多相复合材料,其中颗粒与黏结剂的界面脱粘以及细观结构是影响材料力学性能的重要因素。可以通过将随机模拟方法与Voronoi方法相结合,建立细观尺度下PBX材料的代表性体积元进行分析。但当颗粒为多级配时,该方案生成的模型大颗粒周围的颗粒呈条状散射形状,因此本研究在Voronoi方法的基础上改进了PBX细观结构的建模方法。首先根据PBX-9501颗粒与黏结剂的细观界面特性,采用三阶段黏结界面本构关系,对PBX-9501材料在静态拉伸下颗粒与黏结剂界面的损伤演化进行数值模拟,获得的PBX-9501宏观力学性能与实验数据比较吻合,其次对使用有限元隐式静力分析时的收敛性与代表体积元尺寸之间的关系进行讨论,结果表明代表体积元尺寸越大则模拟界面脱粘的收敛性越差。     

固体火箭发动机燃烧室射线检测缺陷评判与典型影像

根据固体发动机的结构和生产工艺,将发动机燃烧室射线检测缺陷分为8大类14小类。对传统的底片判读原则进行了发展,提出了针对固体发动机的"位置-形状-密度"影像评判方法,并对衬层与药柱脱粘缺陷进行了验证性分析。最后,给出了部分缺陷的工业CT或射线照相典型影像,对于指导固体发动机射线检测缺陷评定具有一定的经验价值。     

非均质材料界面损伤的数值模拟方法研究

由于材料制备/承载过程中其内部存在着各种尺度的裂纹,裂尖邻域的高度应力集中,会造成此区域夹杂界面有相对较高的脱粘概率。为了研究复合材料内部裂尖邻域夹杂脱粘的发展和此过程中应力强度因子的变化规律,利用含夹杂与裂尖的解析胞元法建立考虑温度效应的复合材料内部裂尖邻域的细观力学模型,并通过Weibull概率函数控制加载过程中夹杂脱粘的发生,得到夹杂的材料性质和环境温度对裂尖附近区域夹杂脱粘概率与裂纹场应力强度因子的影响规律。     

固体火箭发动机的装药缺陷及检测方法

分析了固体火箭发动机装药缺陷产生的原因、危害并重点介绍了目前几种无损检测方法。突出强调了CT检测技术。     

固体火箭发动机粘接界面参数识别与损伤破坏数值模拟

为了研究固体火箭发动机粘接界面的损伤破坏过程,按照QJ2038.1A-2004制作了固体火箭发动机矩形粘接试件,对粘接试件进行了单向拉伸试验,获得了粘接试件的损伤破坏模式。根据粘接试件损伤破坏特点,建立了粘接试件的有限元数值模型,采用基于分步反演与Hooke-Jevees优化算法结合的反演方法,准确地获取了推进剂/衬层/绝热层界面混合模式下双线型内聚力模型的相关参数,将其应用于粘接试件拉伸试验损伤破坏过程的数值模拟中。研究结果表明:粘接试件主要的破坏形式为推进剂/衬层/绝热层界面处的脱粘;提出的反演识别方法能够较好地获取固体火箭发动机的界面相关参数,拉伸速度为2 mm·min^-1时,固体火箭发动机粘接界面的初始模量、最大粘接强度、断裂能分别为0.86 MPa、0.63 MPa、3.13 kJ·m^-2;推进剂/衬层/绝热层界面的损伤导致粘接试件的应力随应变增加的速率减慢,人工脱粘层尖端处界面的起裂,并且沿试件中央扩展,最终贯穿粘接试件是粘接试件主要损伤破坏模式。