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。     

任职培训教学中“问题式”教学法的应用实践

文章阐述了军队院校任职培训的特点、问题式教学法的理论基础和内涵。结合部队推进剂分析化验培训,指出"问题"的类型和问题式教学法的实践环节。结合某推进剂"无水肼纯度测定"实例,着重分析了问题式教学法在教学设计、教学实施及教学过程评价等,最后总结了问题式教学法在任职培训教学中经验体会。     

丁羟胶玻璃化温度的模拟计算

丁羟胶的玻璃化转变温度(Tg)预测对丁羟推进剂的贮存、运输和使用具有重要的参考意义。根据丁羟胶的主要性质搭建合理的无定形端羟基聚丁二烯(HTPB)结构模型,选用COMPASS力场、在恒温恒压(NPT)系综下,采用分子动力学(MD)方法模拟计算HTPB在不同温度时的比体积。研究结果表明,比体积与温度的关系曲线斜率在Tg处会发生转折;模拟计算得到的Tg为208.00K,采用差示扫描量热(DSC)法实测得到的Tg为194.86K,两种结果在误差允许范围内基本一致,表明MD法可以用来预测丁羟胶的Tg。     

含碳颗粒的凝胶推进剂雾化特性实验研究

固体含能颗粒对提高凝胶推进剂的能量特性具有重要作用,是凝胶推进剂的重要组成部分。雾化问题是凝胶推进技术的关键问题之一,为了研究添加固体含能颗粒对凝胶推进剂雾化的影响,选择碳颗粒作为固体添加剂,开展了含碳颗粒凝胶推进剂雾化的实验研究。制备了3种不同含碳颗粒凝胶推进剂模拟液,并对它们的流变和触变特性进行了测量;分析了不同射流速度、不同撞击角度下的雾化场特点和形成机理,以及撞击速度对雾化模式,撞击角度对雾化场基本形状,碳颗粒质量分数、平均粒径等因素对模拟液流变特性和雾化效果的影响;提出了一种基于尺度不变特征变换关键点匹配的雾化场速度计算方法,定量分析了含碳颗粒凝胶推进剂的雾化场速度;以雾化场速度分析为基础提出了一种新的液膜厚度估算方法。研究结果表明：雾化效果随着射流速度和撞击角度的增大而显著改善;碳颗粒的添加对雾化效果有着重要影响,雾化效果随着碳颗粒质量分数的增大而降低,适当增大碳颗粒的粒径可以改善雾化效果;雾化场平均速度与射流速度的比值v_a/v_j可以用于表征雾化效果,v_a/v_j越小,能量转换效率越高,雾化效果越好。     

固体推进剂力学性能和本构模型的研究进展

从力学性能的实验测试方法、力学性能参数的确定以及本构模型的构建三个方面,对固体推进剂力学性能和本构模型的研究进展进行了综述,并在此基础上提出了当前研究中存在的不足和需要进一步重点开展的研究。分析表明:动态加载条件下和多轴应力状态下固体推进剂力学性能的实验测试方法是目前研究中的难点,针对该问题可以借鉴其它应变率敏感性材料的测试方法;固体推进剂力学性能参数的确定方面缺乏针对不同应力状态下力学性能参数相互之间关系的讨论和分析,亟待通过借鉴其它非金属材料的研究方法 /手段和基本结论来解决这一问题;固体推进剂的本构模型研究与实际需求还存在较大的差距,特别是动态加载条件下的大变形非线性粘弹性本构,而基于宏观方法构建含损伤积分型非线性粘弹性本构模型的思想在解决该问题上具有较大的优势,可以成为今后研究的重点,但损伤函数的推导和求解是难点,需要研究者根据动态加载条件下固体推进剂的变形进行合理的分析。     

基于WS-Agreement的资源预留与QoS监控框架

目前还没有遵循OGSA/WSRF规范的网格服务中间件能够很好地支持基于QoS协商的网格资源管理,因此重点研究了如何设计一个执行服务级协定（SLA）的框架,能够在网格中协商资源预留和任务执行期间对所在资源的QoS监控。首先通过定义资源预留的XML Schema,使得资源请求者和提供者基于WS-Agreement能够协商包含关于资源预留的协定;然后遵循WSRF及WS-*规范设计和开发出一组Web服务用于构建一个基于WS-Agreement的资源预留与QoS监控框架（RMF）,并将其集成到Globus资源管理模型中;最后通过理论分析和模拟实验评估了RMF的综合性能。     

基于分子模拟方法选择推进剂键合剂的研究

为从界面吸附以探讨含有奥克托金(HMX)和铝粉的固体推进剂的键合剂,采用Material Studio软件Discover模块和COMPASS力场,在不同温度条件下,分别模拟常用的三(-2甲基氮丙啶-1)氧化磷(MAPO)和三乙醇胺(TEA)键合剂在HMX晶体表面和铝粉(Al2O3)表面的吸附后发现:(1)MAPO和TEA在Al2O3表面的吸附能远大于在HMX晶体表面的吸附能;(2)TEA对HMX晶体表面的吸附能高于MAPO,可以判定在该体系下TEA作为HMX键合剂效果优于MAPO,数值模拟结果同实验摹本吻合;(3)数值模拟结果表明,随着温度升高,界面吸附能力先增后减.     

基于ANSYS的随机场仿真及其应用

对于复杂几何形状及材料非线性结构的随机场仿真,为了提高效率,利用有限元软件ANSYS提供的概率设计系统(PDS)和随机场的局部平均理论,文中提出了随机场仿真的实施方法,用离散后数个特征值较大的随机变量代替原随机场建立相应的分析文件和概率设计文件.最后在此基础上通过一个算例分析了固体推进剂药柱在泊松比为随机情况下的结构响应,得到了较为详尽的分析结果.结果表明,该方法能为结构随机性分析提供一种简洁、方便的途径.     

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。